Questão 3 ( 2,0 pt). A temperatura de
moles de um gás monoatômico (
) é aumentada de
para
à pressão constante igual a
. (a) Qual o volume inicial e final? (b) Qual a quantidade de energia transferida para o gás na forma de calor? (c) Qual o trabalho realizado pelo gás? (d) Se o gás voltar para a temperatura inicial mantendo o volume constante, qual será a nova pressão? (e) E qual seria a quantidade de calor perdido?
Passo 1
O enunciado trata de
mols de um gás monoatômico (
) que sofre aquecimento de
,K até
,K à pressão constante
,Pa. Para resolver precisamos usar:
– Lei dos gases ideais ( ) para achar volumes e pressões;
– Primeira lei da Termodinâmica ( );
– Calor específico a pressão constante ( );
– Fórmulas e
.
– Lei dos gases ideais (
– Primeira lei da Termodinâmica (
– Calor específico a pressão constante (
– Fórmulas
Passo 2
Calcular os volumes inicial e final via lei dos gases ideais:
Substituindo
,
,J/(mo
),
,Pa,
,K e
,K, obtemos
Passo 3
Na transformação isobárica, o calor recebido é
onde
. Logo
Passo 4
O trabalho realizado pelo gás em pressão constante é
Logo
Passo 5
Quando o gás volta a
mantendo
constante, a nova pressão é
Mas como
, segue
Passo 6
Na transformação isocórica de
para
, o calor trocado é
com
. Assim
O sinal negativo indica calor perdido pelo gás.
Resposta
(a)
e
.
(b) ,J.
(c) ,J.
(d) ,Pa.
(e) ,J (calor perdido).
(b)
(c)
(d)
(e)