Um gás ideal monoatômico ocupa um volume de 1000 L a 8 atm e 400 K . Assumindo que o gás se expande até uma pressão final de 1 atm, calcule o volume e a temperatura finais, o trabalho, o calor e a variação de energia interna para cada um dos seguintes processos:
expansão adiabática reversivel;
expansão adiabática reversivel;
Passo 1
O enunciado dá um gás ideal monoatômico com
,
e
, que se expande reversivelmente sem troca de calor até
. Queremos achar o volume final
, a temperatura final
, o trabalho
, o calor
e a variação de energia interna
. Para isso vamos usar as relações do processo adiabático reversível e a primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Num gás monoatômico a razão de capacidades térmicas é
Passo 3
No processo adiabático reversível vale
logo
Passo 4
Também para adiabática reversível vale
constante, ou
Passo 5
O número de mols é dado por
. Em unidades SI,
logo
Passo 6
Para adiabática reversível não há calor trocado, então
O trabalho realizado pelo gás é
Pela primeira lei
, então