A temperatura de
de um gás ideal diatômico é aumentada de
sem alterar a sua pressão e sem excitar os seus graus de liberdade vibracionais. A energia transferida para o gás na forma de calor, a variação da energia interna do gás e o aumento na energia cinética de rotação do gás são, respectivamente, em Joules:
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Beleza, aqui o que temos: um gás diatômico ideal, com 2,00 mol, é aquecido numa pressão constante e o aumento de temperatura é de 50,0 °C (ou seja, ΔT = 50,0 K). Não vamos considerar grau de liberdade vibracional, só translação (3) e rotação (2). A partir disso, queremos:
- o calor trocado (Q),
- a variação da energia interna (ΔU),
- só a parte da energia cinética de rotação.
Para isso, vamos usar a teoria dos calores específicos de gases (equipartição de energia):
- C_V = (f/2)R, onde f = “número de graus de liberdade” = 5.
- C_P = C_V + R = (7/2)R.
Passo 2
Calcular ΔT em kelvin:
Como ΔT em °C e K é a mesma variação, temos
Como ΔT em °C e K é a mesma variação, temos
Passo 3
Agora a parte teórica e a conta do Q e da ΔU:
- Calor trocado a pressão constante:
Substituindo R = 8{,}314 J/(mol·K):
- Variação da energia interna a volume constante (mas vale pra qualquer processo no ideal):
Passo 4
Só a energia de rotação vem dos 2 graus de liberdade rotacionais:
Resposta
Opção c) 2,91×10³ J, 2,07×10³ J, 840 J.