Um gás ideal monoatômico está sendo comprimido isotermicamente. A pressão inicial é de 200 kPa e o volume é de
. Durante o processo, o volume do gás diminui para
.
(a) Determine a quantidade de calor necessária para realizar esse processo isotérmico.
(b) Determine o trabalho realizado no processo.
(c)
que ocorre com a energia interna do gás durante o processo?
(a) Determine a quantidade de calor necessária para realizar esse processo isotérmico.
(b) Determine o trabalho realizado no processo.
(c)
Passo 1
O enunciado descreve um gás ideal monoatômico sendo comprimido isotermicamente de
e
até
. Como o processo é isotérmico, a temperatura
é constante e, para um gás ideal, a energia interna
depende só de
. Vamos usar:
- Trabalho em processo isotérmico:
- Equação do gás ideal em
, - Primeira lei da termodinâmica:
Passo 2
Calcular o trabalho realizado pelo gás:
Como ,
Como
Substituindo
e
:
E
, logo
.
Passo 3
Determinar o calor trocado
usando a primeira lei:
Isto significa que
de calor são removidos do gás para manter a temperatura constante.
Passo 4
Durante um processo isotérmico de gás ideal, como a temperatura não varia, a energia interna
permanece constante. Portanto,
Resposta
(a)
(calor removido do gás).
(b) (trabalho realizado pelo gás; trabalho sobre o gás é
).
(c) A energia interna não varia, ou seja, .
(b)
(c) A energia interna não varia, ou seja,