Inicialmente, 2, 71 mols de Gás Perfeito, monoatômico ocupam o volume de 4,5 L e estão sob pressão de 2,23 atm. A seguir, este gás expande-se isotermicamente até ocupar 18, 0 L e então, ele é aquecido isocoricamente até voltar a pressão de 2,23 atm. Finalmente, este gás é resfriado isobaricamente até retornar ao seu estado inicial. (a) Desenhe este ciclo no plano P V;

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um exercício de Termodinâmica, especificamente envolvendo ciclos termodinâmicos e diagramas (Pressão vs. Volume). A gente vai precisar entender como diferentes processos (isotérmico, isocórico, isobárico) afetam o gás e como isso se traduz no diagrama .

Passo 2

Primeiro, vamos entender os estados iniciais do gás. Você tem 2,71 mols de um gás perfeito monoatômico ocupando um volume de e sob uma pressão de . Esse é o nosso ponto de partida no diagrama .

Passo 3

Agora, o gás se expande isotermicamente até ocupar . Isotermico significa que a temperatura permanece constante. Pela Lei dos Gases Ideais , se a temperatura é constante e o volume aumenta, a pressão deve diminuir. No diagrama, isso será representado por uma curva hiperbólica saindo do ponto inicial para a direita, indicando aumento do volume e queda da pressão.

Passo 4

Depois, o gás é aquecido isocoricamente para voltar à pressão inicial de . Isocórico significa que o volume permanece constante. Se a pressão aumenta mantendo o volume constante, a temperatura também aumenta (pela mesma lei ). No diagrama, isso aparece como uma linha vertical subindo para cima a partir do final da expansão isotérmica, retornando à pressão original.

Passo 5

Finalmente, o gás é resfriado isobaricamente até retornar ao estado inicial. Isobárico significa que a pressão permanece constante. Se a temperatura diminui mantendo a pressão constante, o volume também diminui. No diagrama, isso será uma linha horizontal voltando para a esquerda, fechando o ciclo.

Resposta

O ciclo no diagrama consiste em:
  1. Uma expansão isotérmica representada por uma curva decrescente de para .
  2. Um aquecimento isocórico representado por uma linha vertical ascendente onde permanece constante.
  3. Um resfriamento isobárico representado por uma linha horizontal onde permanece constante.
  4. A volta ao ponto inicial fechando o ciclo.
Isso forma um ciclo fechado no gráfico , mostrando as diferentes transformações que o gás sofre ao longo do processo.

Exercícios relacionados