Cinco gramas de gás nitrogênio, inicialmente 3 atm a 20 ° C sofrem uma expansão isobárica até que o volume seja triplicado.

a) Qual é o volume do gás após a expansão ?

b) Qual é a 1emperarura final do gás ( e m   ° C )

c) A seguir, a pressão do gás é reduzida, a volume constante, até que a temperatura original seja novamente alingida.

d) Qual é a pressão inicial do gás ?

e) Represente o processo completo, em três etapas, em um diagrama pV . Use escalas adequadas para os dois eixos.

Passo 1

Falaaaaa rapazia da tudo blz?

Então para resolver a letra (a) sabemos que a a massa molar de N 2 é igual 28 g m o l o número de mol n = ( 5 g ) ( 28 g m o l = 0,1786   m o l  

P 1 = 3   a t m

T 1 = 293   K

Vamos ter que,

V 1 = n R T 1 P 1 = 0,1786   m o l 8,31 J m o l K ( 293   K ) 3   a t m   x   101,3 P a a t m = 1,430   x   10 - 3 m 3 = 1430   c m 3 ≈ 1400   c m 3

Como sabemos na expansão isobárica o volume triplica tendo como resultado,

V 2 = 3 V 1 = 4290   c m 3  

Já na letra (b) depois da expansão temos que,

P 1 V 2 T 2 = P 1 V 1 T 1 → T 2 = P 2 P 1 V 2 V 1   T 1 = 1   x   3   x   T 1 = 3   T 1 = 879   K = 60 ° C

Passo 2

E na letra ( c ) com o volume constante,

V 3 = V 2 = 4290   c m 3 e a temperatura vai ficar

T 3 = T 1 = T 2 3 , sendo a pressão final igual a,

P 3 V 3 T 3 = P 2 V 2 T 2 → P 3 = T 3 T 2 V 2 V 3   P 2 = 1 3   x   1   x   P 2 = 1 3   x   3 = 1   a t m

Já a letra (D) tendo uma compressão isotérmica que vai resultar em T 4 = T 3 fazendo com que o volume inicial seja,

V 4 = V 1 = 1 3 V 3 , assim

P 4 V 4 T 4 = P 3 V 3 T 3 → P 4 = T 4 T 3 V 3 V 4 P 3 = 1   x 1 1 3   x   P 3 = 3   x   1   a t m = 3   a t m

E para finalizar com chave de ouro e bastante moral na letra ( e ) vamos desenhar o diagrama pV

Resposta

a) 4290   c m 3

b) 60 ° C

c) 1   a t m

d)   3   a t m

e)

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