A pressão e o volume iniciais de um gás diatômico ideal são
e
. Qual é o trabalho
realizado pelo gás e qual é a variação
da energia interna se o gás sofre uma expansão adiabática até atingir o volume
? Suponha que as moléculas giram, mas não oscilam, durante o processo.
Passo 1
O enunciado dá um gás diatômico ideal inicialmente em
que se expande adiabaticamente até
. Queremos o trabalho
realizado pelo gás e a variação da energia interna
. Vamos usar: (i) para um processo adiabático
constante, (ii) o coeficiente adiabático
de um gás diatômico sem vibração, e (iii) a Primeira Lei da Termodinâmica
com
.
Passo 2
Como o gás é diatômico sem grau vibracional, tem
graus de liberdade (3 translacionais
rotacionais), logo
Passo 3
Numa expansão adiabática, o trabalho realizado pelo gás é
Calculando:
Passo 4
Como
(adiabático), a Primeira Lei dá
logo