Um cubo com lado de 20 cm contém 3,0 g de hélio a 2ff'C. Mil joules de energia ténnica são transferidos para o gás. (a) Qual é a pressão final se o processo foi realizado a volume constante: e (b) qual é o volume final se o processo foi realizado a pressão constante? (e) Represente e denote os dois processos em um único diagrama pV

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 processo da parte (a) é isocórico e o processo da parte (b) é isobárico.

Letra a:

Inicialmente V 1 = ( 0.20 m ) 3 = 0.0080 m 3 = 8.0 L   e   T 1 = 293 K . Hélio tem um número de massa atômica A = 4 , então 3g de hélio é n = M M mol  = 0.75  mols  de hélio. Podemos encontrar a pressão inicial da lei do gás ideal:

p 1 = n R T 1 V 1 = 0.75 m o l 8.31 J m o l K 293 K 0.0080 m 3 = 228 k P a = 2.25 a t m

O aquecimento do gás aumentará sua temperatura. Um processo de volume constante tem Q = n C V Δ T , então:

Δ T = Q n C v = 1000 J 0.75 m o l 12.5 J m o l K = 107 K

Isso aumenta a temperatura final para T 2 = T 1 + Δ T = 400 K . Como o processo é isocórico,

p 2 T 2 = p 1 T 1 ⇒ p 2 = T 2 T 1 p 1 = 400 K 293 K 2.25 a t m = 3.1 a t m

Passo 2

Letra b:

As condições iniciais são as mesmas da parte a, mas agora Q = n C P Δ T . Assim,

Δ T = Q n C p = 1000 J 0.75 m o l 20.8 J m o l K = 64.1 K

Agora, a temperatura final é T 2 = T 1 + Δ T = 357 K . Como o processo é isobárico:

V 2 T 2 = V 1 T 1 ⇒ V 2 = T 2 T 1 V 1 = 357 K 293 K 0.0080 m 3 = 0.0097 m 3 = 9.7 L

Passo 3

Letra c:

Resposta

  1. 3.1 a t m
  2. 9.7 L
  3. Ver figura
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