Resfriamento isocórico (isovolumétrico) onde o gás perde
de calor.
Calcule e preencha o quadro a seguir com todas as propriedades listadas.
Etapa
w / J
q/ J
1
2
3
Ciclo
Etapa | w / J | q/ J |
|
|
1 | ||||
2 | ||||
3 | ||||
Ciclo |
Passo 1
Beleza! Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Estamos lidando com resfriamento isocórico (ou isovolumétrico), onde o gás perde 1,5 kJ de calor. Nosso objetivo é preencher uma tabela com as propriedades dessa etapa, que incluem trabalho (
), calor (
), variação da energia interna (
) e variação da entalpia (
).
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre as leis da termodinâmica, especialmente a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor e trabalho com a variação da energia interna. Também vamos tocar na definição de entalpia para processos isocóricos.
Passo 2
Trabalho (
) em um processo isocórico
Em um processo isocórico, o volume do sistema não muda. A expressão para o trabalho em processos termodinâmicos é:
Onde:
-
é a pressão -
é a variação de volume
Como o volume não muda (
), o trabalho realizado é igual a zero:
Passo 3
Calor (
)
A questão já nos dá o valor do calor perdido pelo gás:
O sinal negativo indica que o calor está saindo do sistema.
Passo 4
Variação da Energia Interna (
)
A Primeira Lei da Termodinâmica nos diz que:
Onde:
-
é a variação da energia interna -
é o calor trocado -
é o trabalho realizado
Substituindo os valores que já encontramos:
Isso significa que a energia interna do gás diminuiu em 1500 J.
Passo 5
Variação da Entalpia (
)
A entalpia (
) é definida como:
A variação da entalpia é então:
Em um processo isocórico para um gás ideal, podemos usar a relação:
Onde:
-
é a quantidade de mols -
é a constante dos gases ( ) -
é a variação de temperatura
Como não temos informações sobre
ou
, não podemos calcular um valor numérico específico para
. Porém, sabemos que a variação da entalpia dependerá da variação de temperatura do sistema.
Resposta
Etapa | w / J | q / J |
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1 | 0 | -1500 | -1500 | Depende de \Delta T |
2 | ||||
3 | ||||
Ciclo |
## Nota:
- Etapa 1 corresponde ao processo de resfriamento isocórico fornecido.
- As outras etapas e o ciclo completo requerem informações adicionais para serem preenchidos completamente.