Um gás poliatômico se expande a pressão constante, quando absorve 1500 J , na forma de calor Q. (a) Que parte desse calor é convertido em energia interna do gás? (b) Qual o trabalho realizado pelo gás nesse processo? (c) Que parcela da energia interna corresponde à energia cinética de translação das moléculas De<a Ktrans e que parcela corresponde à energia cinética de rotação De<a Krot? (3,0)

Passo 1

O enunciado diz que um gás poliatômico ideal absorve Q=1500 J a pressão constante. Em termodinâmica de gases ideais temos
Q = De<a U + W,
onde De<a U é a variação da energia interna e
W = P,De<a V = nR,De<a T
é o trabalho de expansão. Para um gás poliatômico não‐linear clássico, assumimos f=6 graus de liberdade, de modo que
De<a U = f2,nR,De<a T = 3,nR,De<a T

Passo 2

Em processo isobárico tem-se também
Q = n,Cp,De<a T com Cp = f+22R = 6+22R = 4R
Logo
nR,De<a T = W = 2f+2;Q = 28;1500 J = 375 J

Passo 3

Agora
De<a U = Q - W = 1500 J - 375 J = 1125 J

Passo 4

Desmembrando De<a U em energia de translação ( 3 modos) e rotação ( f-3=3 modos), cada parte fica com metade de De<a U:
De<a Ktrans = 36,De<a U = 12times1125 J = 562,5 J,
De<a Krot = 36,De<a U = 562,5 J

Resposta

(a) De<a U = 1125 J
(b) W = 375 J
(c) De<a Ktrans = 562,5 J, De<a Krot = 562,5 J

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