A seguir, considere
e
para o nitrogênio gasoso:
Quatro moles de nitrogênio a
estão no interior de um dispositivo êmbolo/cilindro. Que quantidade de calor deve ser extraída desse sistema, que é mantido a pressão constante, para resfriá-lo até
, se a capacidade calorífica do êmbolo/cilindro for desprezível?
Quatro moles de nitrogênio a
Passo 1
O enunciado diz que temos
mols de nitrogênio gasoso inicialmente a
e vamos resfriá-lo a
numa transformação a pressão constante. A capacidade calorífica molar a pressão constante é
e o êmbolo/cilindro não absorve calor. Precisamos calcular a quantidade de calor que deve ser retirada do gás.
Passo 2
Para uma transformação a pressão constante, a quantidade de calor trocada é dada por
onde
. Note que, como
está em
, podemos usar diretamente a variação de temperatura em graus Celsius.
Passo 3
Calculamos a variação de temperatura:
O sinal negativo indica que o gás está sendo resfriado (ou seja, o sistema perde calor).
Passo 4
Substituindo em
:
Primeiro calcule
.
Passo 5
Então
O valor negativo indica calor retirado do gás. A quantidade de calor que deve ser extraída (módulo) é
.
Resposta
Devem ser extraídos aproximadamente
do nitrogênio.