Um gás sofre vários processos. Começa com uma expansão adiabática de
e volume de 10 L até 1 atm ; (2) resfriamento isobárico até o volume inicial e (3) aquecimento isocórico até a pressão inicial. Considere um mol de gás diatômico. Calcule:
O calor, o trabalho e a energia interna entre todas as etapas dos processos, e os valores totais desses parâmetros (calor, trabalho e energia interna).
O calor, o trabalho e a energia interna entre todas as etapas dos processos, e os valores totais desses parâmetros (calor, trabalho e energia interna).
Passo 1
O enunciado descreve um mol de gás diatômico ideal que passa por três processos em ciclo:
- Expansão adiabática de
, até . - Resfriamento isobárico a
até retornar ao volume . - Aquecimento isocórico a
até que a pressão volte a .
Conteúdo: primeira lei da termodinâmica, equações dos processos adiabático const.), isobárico ( e isocórico . Para gás diatômico usamos ,
Passo 2
Processo 1 (adiabático):
• Como const. e
, encontramos
• Como
• Temperaturas iniciais e finais via
:
• Como é adiabático,
. Pela primeira lei,
Passo 3
Processo 2 (isobárico a
, de
a
):
• Temperatura final
• Temperatura final
• Variação de energia interna
• Trabalho
• Calor
Passo 4
Processo 3 (isocórico a
, de
a
):
• Temperatura final volta a . Como
,
• Temperatura final volta a
Passo 5
Somando tudo:
Resposta
Processo 1:
J
Δ = –
J
Δ
Processo 2:
= –
J
= –
J
Δ = –
J
Δ
Processo 3:
J
J
Totais:
J
J
ΔU_tot
ΔU_tot