1. Um mol de gás ideal monoatômico, inicialmente na temperatura de 273 K e pressão de 1 atm , sofre uma transformação reversível na qual seu volume é duplicado. A natureza do processo não é especificada mas sabese que De<a H é igual a 2,1 kJ e q é igual a 1,68 kJ.
    (a) Calcule a temperatura e a pressão finais, assim como De<a U e w do processo; (T2=374 K ; p=0,68 atm ; De<a U= 1,26 k J ; w=-0,42 k J )

Passo 1

Resumindo: temos n=1 mol de gás ideal monoatômico, com T1=273 K e p1=1 atm. O gás sofre processo reversível em que V2=2V1. Sabemos que De<a H=2,1 kJ e q=1,68 kJ. Precisamos achar T2, p2, De<a U e w.

Passo 2

Para um gás monoatômico, Cp=tfrac52R. Como De<a H = nCpDe<a T, temos
De<a T = De<a HnCp = 2100 J1cdot52,8,314 Jcdotmol^-1K^-1 approx 101 K
Logo,
T2 = T1 + De<a T = 273 K + 101 K = 374 K

Passo 3

Usando a equação do gás ideal na forma de transformação reversível,
p1V1T1 = p2V2T2 Longrightarrow p2 = p1,V1V2,T2T1 =1 atmtimes12times374273 approx 0,68 atm

Passo 4

Para um gás ideal monoatômico, Cv=tfrac32R. Pelo primeiro princípio,
De<a U = nCvDe<a T, então
De<a U = 1cdot32,8,314 Jcdotmol^-1K^-1times101 K approx 1,26 kJ

Passo 5

Ainda pelo primeiro princípio, De<a U = q + w. Desse modo,
w = De<a U - q = 1,26 kJ - 1,68 kJ = -0,42 kJ

Resposta

T2=374 K; p2=0,68 atm; De<a U=1,26 kJ; w=-0,42 kJ.

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