Um mol do gás nitrogênio,
, está encerrado num recipiente com paredes diatérmicas com um pistão acoplado, onde é mantido a 273 K e 1 atm . O gás recebe 3000 joules de calor a pressão constante, o que causa 832 joules de trabalho sendo feito durante a expansão. Calcule:
(a) o estado final do gás (volume e temperatura);
(b) a variação da energia interna e da entalpia;
(c) os valores da capacidade térmica a volume e a pressão constante do
. (Exercício 2.5 do Gaskell)
(a) o estado final do gás (volume e temperatura);
(b) a variação da energia interna e da entalpia;
(c) os valores da capacidade térmica a volume e a pressão constante do
Passo 1
O enunciado nos dá um mol de gás nitrogênio (
) submetido a um processo isobárico com pressão constante
(que vale
), temperatura inicial
. O gás recebe
de calor e realiza trabalho
. Pedem (a) o volume e a temperatura finais, (b)
e
, e (c) as capacidades térmicas
e
.
Passo 2
Usamos a equação do gás ideal para achar
, depois
,
e
.
Numericamente,
Como o trabalho a pressão constante é
, temos
logo
Ainda pelo gás ideal,
Passo 3
Pela primeira lei da termodinâmica:
A entalpia varia como
o que confirma que
num processo isobárico.
Passo 4
Para um gás diatômico com apenas graus de liberdade rotacionais ativos,
Numericamente,
Resposta
(a)
e
(b)
(c)
(b)
(c)