Uma amostra de
de gás hélio inicialmente a
é comprimida isotermicamente para 1,20 atm. Observando que o hélio se comporta como um gás ideal, encontre © a energia transferida pelo calor.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma amostra de 2,00 mol de gás hélio que inicialmente está a 300 K e 0,400 atm. Esse gás é comprimido de forma isotérmica (ou seja, a temperatura permanece constante) até atingir uma pressão de 1,20 atm. Precisamos encontrar a energia transferida pelo calor durante esse processo. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de termodinâmica relacionados a processos isotérmicos e gases ideais.
Passo 2
Como o processo é isotérmico e o gás se comporta como um gás ideal, podemos usar a primeira lei da termodinâmica, que nos diz que a variação da energia interna (
) é igual à quantidade de calor adicionada ao sistema (
) menos o trabalho realizado pelo sistema (
):
No caso de uma transformação isotérmica para um gás ideal, a energia interna (
) não muda porque depende apenas da temperatura. Portanto:
Passo 3
Agora, vamos calcular o trabalho realizado durante a compressão isotérmica. A fórmula para o trabalho em um processo isotérmico de um gás ideal é:
Onde:
-
é a quantidade de mols, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura, -
é a pressão final, -
é a pressão inicial.
Passo 4
Vamos substituir os valores fornecidos na fórmula:
Substituindo na fórmula do trabalho:
Passo 5
Agora, vamos calcular os valores:
Substituindo:
Passo 6
Como
, a energia transferida pelo calor é igual a 54,03 L atm. Para converter para joules, usamos a relação
:
Resposta
A energia transferida pelo calor durante a compressão isotérmica é de aproximadamente 5473 J.
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Uma amostra de
de gás hélio inicialmente a
é comprimida isotermicamente para 1,20 atm. Observando que o hélio se comporta como um gás ideal, encontre (a) o volume final do gás,
Um gás ideal sofre uma expansão isobárica a pressão p. (d) a entropia quando o volume vai de
para
.
Um gás ideal sofre uma compressão isocórica à volume V. (b) 0 calor absorvido depende de qual variável termodinâmica?
Um gás ideal sofre uma compressão isocórica à volume V. (a) Determine o trabalho realizado.