Questão 2
Ainda não respondida
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Em uma expansão livre adiabática, um gás isolado do ambiente se expande para uma região de vácuo. Quando um gás ideal chega a um equilíbrio após a expansão adiabática:
Escolha uma opção:
A. sua energia interna é menor que a inicial.
B. sua temperatura é menor que a inicial.
C. o trabalho produzido equivale ao trabalho sofrido em uma expansão lenta para o mesmo volume.
D. sua temperatura e sua energia interna não se alteram e nenhum trabalho é produzido.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! A pergunta fala sobre uma expansão livre adiabática de um gás ideal, ou seja, o gás se expande sem trocar calor com o ambiente e sem realizar trabalho. Precisamos entender o que acontece com a temperatura e a energia interna do gás após essa expansão. Para resolver, vamos lembrar dos conceitos de processos adiabáticos e das propriedades dos gases ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é uma expansão adiabática. Em um processo adiabático, não há troca de calor entre o sistema (nesse caso, o gás) e o ambiente. Isso significa que Q = 0 , onde Q é o calor trocado.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre a expansão livre. Quando um gás se expande livremente para um vácuo, não há resistência ou pressão externa contra a qual o gás precise trabalhar. Portanto, não é realizado trabalho durante a expansão. O trabalho ( W ) em uma expansão é dado por:
W = P De<a V
Como a pressão externa P = 0 no vácuo, então W = 0 .

Passo 4

Para um gás ideal, a energia interna ( U ) depende apenas da temperatura. A relação é dada por:
U = f2 nRT
onde:
  • f é o número de graus de liberdade das moléculas do gás,
  • n é a quantidade de matéria,
  • R é a constante dos gases,
  • T é a temperatura.
Como não há troca de calor e nenhum trabalho é realizado, a energia interna do gás não muda:
De<a U = Q - W = 0 - 0 = 0
Isso implica que a temperatura T também permanece inalterada.

Resposta

A alternativa correta é a D. sua temperatura e sua energia interna não se alteram e nenhum trabalho é produzido.

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