Um gás ideal monoatômico se expande lentamente até ocupar um volume igual a 1,2 vezes o volume inicial, realizando um trabalho igual a 233 J neste processo. Calcule a variação da energia interna do gás em Joules sabendo que o processo é isobárico. Considere
e
. Resposta com numero inteiro.
Um material é dito paramagnético quando, ao ser submetido a um campo magnético externo, nele se produz uma magnetização na mesma direção e sentido desse campo. Esses materiais podem ser utilizados para resfriar substâncias abaixo de 0.3 K em uma técnica denominada resfriamento magnético. A técnica consiste em submeter o material a um ciclo apropriado de magnetização e desmagnetização, explorando o chamado efeito magnetocalórico, que pode ser entendido a partir das seguintes observações:
l) para magnetizar esses materiais é necessário realizar trabalho sobre eles;
II) a energia interna desses materiais pode ser decomposta em energia potencial devido à magnetização, e em energia cinética das moléculas;
III) a energia potencial magnética decresce quando há magnetização alinhada ao campo, e se anula quando não há magnetização.
Com isso, pode-se afirmar que:
© a. em um processo de magnetização isotérmica o sistema cede calor ao reservatório. Isso porque há trabalho realizado sobre o sistema, mas a energia potencial magnética diminui e a energia cinética fica constante, portanto o sistema deve liberar energia ao entorno.
b. em um processo de magnetização isotérmica o sistema não troca calor com o entorno. A energia cinética das moléculas fica constante, e o decréscimo de energia potencial magnética é compensado pelo trabalho realizado sobre o sistema.
c. um processo de magnetização isotérmica violaria a primeira lei da termodinâmica, porque é realizado trabalho sobre o material, mas a energia potencial magnética diminui, e a energía cinética fica constante, violando a relação de equilíbrio energético.
d. em um processo de magnetização isotérmica o sistema recebe calor do reservatório. A energia potencial magnética diminui e a energia cinética fica constante, portanto o sistema deve receber energia do entorno para compensar o decréscimo da energia interna.
e. um processo de magnetização isotérmica violaria a primeira lei da termodinâmica, porque é realizado trabalho sobre o material, mas, embora a energia potencial magnética diminua, a energia cinética aumenta ainda mais, violando a relação de equilíbrio energético.
l) para magnetizar esses materiais é necessário realizar trabalho sobre eles;
II) a energia interna desses materiais pode ser decomposta em energia potencial devido à magnetização, e em energia cinética das moléculas;
III) a energia potencial magnética decresce quando há magnetização alinhada ao campo, e se anula quando não há magnetização.
© a. em um processo de magnetização isotérmica o sistema cede calor ao reservatório. Isso porque há trabalho realizado sobre o sistema, mas a energia potencial magnética diminui e a energia cinética fica constante, portanto o sistema deve liberar energia ao entorno.
b. em um processo de magnetização isotérmica o sistema não troca calor com o entorno. A energia cinética das moléculas fica constante, e o decréscimo de energia potencial magnética é compensado pelo trabalho realizado sobre o sistema.
c. um processo de magnetização isotérmica violaria a primeira lei da termodinâmica, porque é realizado trabalho sobre o material, mas a energia potencial magnética diminui, e a energía cinética fica constante, violando a relação de equilíbrio energético.
d. em um processo de magnetização isotérmica o sistema recebe calor do reservatório. A energia potencial magnética diminui e a energia cinética fica constante, portanto o sistema deve receber energia do entorno para compensar o decréscimo da energia interna.
e. um processo de magnetização isotérmica violaria a primeira lei da termodinâmica, porque é realizado trabalho sobre o material, mas, embora a energia potencial magnética diminua, a energia cinética aumenta ainda mais, violando a relação de equilíbrio energético.
Passo 1
O enunciado aborda um gás ideal monoatômico em processo isobárico que expande até
, realizando trabalho
, e pede a variação da energia interna
. Em seguida, trata de um material paramagnético em magnetização isotérmica, pedindo a análise pela primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
No processo isobárico de gás ideal, vale
Para um gás monoatômico, a capacidade calorífica molar a volume constante é
Como a variação de energia interna é
e
, temos
Passo 3
Calculando numericamente:
Arredondando para inteiro,
Passo 4
No processo de magnetização isotérmica de material paramagnético, a energia interna se decompõe em energia potencial magnética (que diminui) e energia cinética (constante, pois é isoterma). Pela primeira lei:
Aqui
(trabalho realizado sobre o sistema) e
. Portanto
ou seja, o sistema cede calor ao reservatório.
Resposta
Alternativa (a).