QUESTÃO 1
Uma quantidade de gás ideal monoatômico consiste em n moles inicialmente à temperatura
. Então a pressão 0 volume são lentamente dobrados de forma a traçar uma linha reta horizontal no diagrama PV. Em termos de
, encontre (a) o Trabalho e (b) a variação de energia interna do gás.
Obs.: A expressão deve ser calculada explicitamente e fisicamente justificada.
Obs.: A expressão deve ser calculada explicitamente e fisicamente justificada.
Passo 1
Resumimos o enunciado: temos um gás ideal monoatômico com
mol inicialmente à temperatura
. O processo corresponde a uma reta horizontal no diagrama
, ou seja, pressão constante, enquanto o volume vai de
a
.
Passo 2
Como a pressão é constante, usamos o estado inicial para escrevê-la:
Passo 3
Em processo isobárico, o trabalho é
Fisicamente, esse trabalho é a área do retângulo sob a curva horizontal no diagrama
.
Passo 4
Calculamos a temperatura final:
logo
.
Passo 5
Para gás monoatômico vale
então a variação de energia interna é
Isso mostra que a energia interna depende apenas da variação de temperatura no gás ideal.
Resposta
(a)
(b)
(b)