Um recipiente de paredes rígidas adiabáticas contém dois compartimentos, um dos quais contém um gás ideal enquanto o outro está evacuado. A separação entre os compartimentos é, então, removida, e o gás se expande até um novo estado de equilíbrio, ocupando agora todo o recipiente. Um de seus colegas, ao analisar o processo, fez as seguintes afirmações:
I) não há realização de trabalho nesse processo;
II) como as paredes são adiabáticas, o calor trocado no processo é zero;
III) se fizéssemos esse experimento com um gás ideal e medíssemos as temperaturas antes e depois do processo, os valores seriam os mesmos.
Você diria que:
a. apenas a I e a II estão corretas
b. apenas a II e a III estão corretas
c. apenas a ll está correta
d. estão todas corretas
e. nenhuma está correta
I) não há realização de trabalho nesse processo;
II) como as paredes são adiabáticas, o calor trocado no processo é zero;
III) se fizéssemos esse experimento com um gás ideal e medíssemos as temperaturas antes e depois do processo, os valores seriam os mesmos.
a. apenas a I e a II estão corretas
b. apenas a II e a III estão corretas
c. apenas a ll está correta
d. estão todas corretas
e. nenhuma está correta
Passo 1
O enunciado descreve um recipiente de paredes rígidas e adiabáticas, dividido inicialmente em dois volumes iguais, um contendo gás ideal e o outro evacuado. Ao remover a separação, ocorre expansão livre do gás até ocupar todo o volume. O conteúdo principal envolve a primeira lei da termodinâmica e a dependência da energia interna de um gás ideal apenas da temperatura, ou seja,
e
Passo 2
Como a expansão é contra vácuo, a pressão externa é zero em toda a transformação. Portanto, o trabalho realizado pelo gás é
Isso confirma a afirmação I de que não há realização de trabalho.
Passo 3
As paredes do recipiente são adiabáticas, logo não há troca de calor com o meio externo. Assim,
confirmando a afirmação II.
Passo 4
Pela primeira lei da termodinâmica,
Para um gás ideal, a energia interna depende só da temperatura, então
implica
Isso quer dizer que a temperatura antes e depois do processo é a mesma, confirmando a afirmação III.
Resposta
d. estão todas corretas