4-Um mol de oxigênio gasoso a
, e pressão 1 atm, é aquecido até a temperatura de 100
. Admitindo que o oxigênio tenha comportamento ideal, calcular: (a) o calor que deve ser fornecido ao gás para manter seu volume constante durante o aquecimento; (b) o calor que deve ser fornecido ao gás para manter a pressão constante (1atm); (c) o trabalho efetuado pelo gás na parte (b).
Dados:
Dados:
Passo 1
O enunciado dá 1 mol de oxigênio gasoso
que se aquece de
até
, sob comportamento de gás ideal. Pede-se:
a) calor fornecido a volume constante;
b) calor fornecido a pressão constante de 1 atm;
c) trabalho realizado pelo gás no processo a pressão constante.
O conteúdo envolve a primeira lei da termodinâmica para gases ideais e calor específico molar em volume e pressão constantes.
a) calor fornecido a volume constante;
b) calor fornecido a pressão constante de 1 atm;
c) trabalho realizado pelo gás no processo a pressão constante.
O conteúdo envolve a primeira lei da termodinâmica para gases ideais e calor específico molar em volume e pressão constantes.
Passo 2
Convertendo temperaturas em kelvin e definindo diferença térmica:
Para um gás ideal diatômico (como
) em temperaturas onde modos vibracionais estão congelados, há 5 graus de liberdade, logo:
onde
.
Passo 3
Em processo a volume constante, o trabalho
e todo calor vai para variação de energia interna:
Como
:
Passo 4
Em processo a pressão constante, o calor é
Passo 5
O trabalho realizado pelo gás em transformação isobárica é
mas por gás ideal
. Logo:
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)