O volume de uma amostra de três mols de gás ideal passa isotermicamente de 2 litros para 6 litros, sabendo que a pressão final é de
. Calcule (a) a pressão inicial; (b) a temperatura do gás; (c) a quantidade de energia trocada por calor, (d) a energia trocada por trabalho e (e) a variação da energia interna da amostra de gás nesse processo.
Passo 1
O enunciado dá uma amostra de
mol de gás ideal que se expande isotermicamente de
L para
L, sabendo que a pressão final é
kPa.
Conteúdos necessários:
– Lei dos gases ideais ( );
– Processo isotérmico (temperatura constante e, portanto, );
– Trabalho em processo isotérmico ( );
– Primeira lei da termodinâmica ( ).
Conteúdos necessários:
– Lei dos gases ideais (
– Processo isotérmico (temperatura constante e, portanto,
– Trabalho em processo isotérmico (
– Primeira lei da termodinâmica (
Passo 2
Para achar a pressão inicial
usamos que, em isotérmico,
Logo,
Passo 3
Ainda pela lei dos gases ideais, a temperatura
é dada por
Como podemos usar
,
,
Passo 4
Em processo isotérmico de gás ideal vale
e
. O trabalho feito pelo gás é
Portanto, a energia trocada por calor é
Passo 5
Como o processo é isotérmico para gás ideal, a variação da energia interna é
Resposta
(a)
kPa
(b) K
(c) J
(d) J
(e)
(b)
(c)
(d)
(e)