Enunciado

2.3 (b) Uma amostra de 2,00 mol de He se expande isotermicamente, a 22°C, de 22,8 dm^3 até 31,7 dm^3 (a) reversivelmente; (b) contra uma pressão externa constante igual à pressão final do gás; e (c) livremente (contra uma pressão externa nula). Em cada processo, calcule q ,   w ,   Δ U   e   Δ H .

Passo 1

Vamos pra mais uma???

Nessa questão vamos lembrar que a energia interna de um gas perfeito depende somente da temperatura, então:

Δ U = 0

Pra calcular o trabalho:

w = - n R T ln ⁡ V f V i

E também:

w = - p e x Δ V

E pro calor:

q = - w

Passo 2

  1. Δ U = Δ H = 0

    Pro trabalho:

    w = - n R T ln ⁡ V f V i

    w = - 2 × 8,3145 × 22 + 273,15 × ln ⁡ 31,7 22,8

    w = - 1617,48   J

    E para o calor:

    q = - w

    q = 1617,48   J

    Passo 3

  2. Δ U = Δ H = 0

    Pro trabalho:

    w = - p e x Δ V

    Calculando a pressão externa:

    p e x = n R T V

    p e x = 2 × 8,3145 × 22 + 273,15 31,7  

    p e x = 1,55 × 10 5   P a

    Voltando:

    w = - p e x Δ V

    w = - 1,55 × 10 5 × 31,7 - 22,8 10 3

    w = - 1 389,5   J

    Pro calor:

    q = 1389,5   J

    Passo 4

  3. Essa aqui é uma maravilha porque é tudo zero...

Δ U = Δ H = 0

w = 0

q = 0

Resposta

(c)

Δ U = Δ H = 0

w = 0

q = 0

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