Um gás ideal, que está inicialmente a 300 K e colocado em contato térmico com outro gás de mesmo volume, mas a temperatura de 360 K . Ambos os gases são diatômicos, possuem mesmo número de mols,
, e mantém seus volumes constantes durante a troca de calor, que é feita isolada do meio exterior. Após algum tempo, ambos os gases estão com a mesma temperatura final de 330 K . Determine o calor trocado entre os gases.
Passo 1
O enunciado considera dois gases ideais diatômicos, cada um com
mol, volume constante e inicialmente a temperaturas
K (gás frio) e
K (gás quente). Eles trocam calor entre si, sem perdas para o meio exterior, até atingirem a temperatura comum final
K. Vamos usar a termodinâmica de gases ideais a volume constante, em que o calor trocado satisfaz
.
Passo 2
Para um gás diatômico, o número de graus de liberdade é
, logo o calor molar a volume constante é
onde
,J/(mol\cdot K).
Passo 3
Calculemos o calor absorvido pelo gás frio (inicialmente a
K) ao subir para
K:
Passo 4
O calor cedido pelo gás quente (de
K para
K) é
o sinal negativo indica perda de calor.
Resposta
O gás frio absorve
e o gás quente cede
O calor trocado entre os gases tem magnitude de cerca de
J.