Uma amostra de 2,0 g de hélio, inicialmente a lOO"C e 1,0 atm, sofre uma expansão isotérmica até seu volume ser dobrado. Quanto valem (a) a pressão final do gás; (b) o trabalho realizado sobre o mesmo; (c) o calor transferido para ele; e (d) a variação de energia térmica do gás? (e) Represente o processo em um diagrama pV \ usando escalas adequadas para os dois eixos.

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!

Vamo lá!

O gás hélio é considerado um gás ideal sujeito a um processo isotérmico.

Letra a:

O número de moles em 2.0g de gás hélio é,

n = M M mol  = 2.0 g 4.0 g m o l = 0.50 m o l

Em T i - 100 ∘ C - 373 K   e   p i - 1.0 a t m = 1.013 × 10 5 P a , o gás tem um volume,

V i = n R T i p i = 0.0153 m 3 = 15.3 L

Para um processo isotérmico T f = T i que dobra o volume V f = 2 V i ,

p f V f = p i V i ⇒ p f = p i V i V f = 1.0 a t m 1 2 = 0.50 a t m

Passo 2

Letra b:

O trabalho feito pelo meio ambiente no gás é:

W = - n R T i ln ⁡ V f V i = - 0.50 m o l 8.31 J m o l K 373 K ln ⁡ 2 = - 1074 J ≈ - 1070 J

Passo 3

Letra c:

Como Δ E th  = Q + W = 0 J para um processo isotérmico, a entrada de calor para o gás é:

Q = - W = 1074 J ≈ 1070 J

Passo 4

Letra d:

A mudança na energia interna Δ E t h = 0 J .

Passo 5

Letra e:

Resposta

  1. 0.50 a t m
  2. ≈ - 1070 J
  3. ≈ 1070 J
  4. 0J
  5. Ver figura
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