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Exercícios Resolvidos de Energia Interna de um gás e Calores Específicos Molares

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Enunciado

Dois recipientes com gases monoatômicos 4 He e 40 Ar estão em bom contato térmico entre si há um tempo muito longo, mas bem isolados da sua vizinhança (fig).

Sobre a energia térmica total E t e r m e a temperatura final de cada gás, podemos afirmar que:

a) E H e = E A r   e   T H e ≠ T A r

b) E H e > E A r   e   T H e = T A r

c) E H e < E A r   e   T H e = T A r

d) E H e > E A r   e   T H e ≠ T A r

e) E H e < E A r   e   T H e ≠ T A r

Passo 1

A energia cinética média molar do gás é

ε m e d = 3 2 k B T

Já a energia total será

E = n ε m e d

Passo 2

Depois de um tempo muito longo, os sistemas vão estar em equilíbrio térmico:

T H e = T A r

E suas energias cinéticas médias serão iguais,

ε H e = ε A r = 3 2 k B T

Mas suas energias totais não vão ser iguais, pois os gases tem números de mols diferentes.

Como n H e = 0,1   m o l e n A r = 0,2   m o l :

E H e < E A r

Resposta

c) E H e < E A r   e   T H e = T A r

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