Uma bolha de 5 moles de He monoatômico é mantida a uma certa profundidade num tanque de água. A temperatura do sistema é elevada de 20^circ C a pressão constante e, então, a bolha expande. Qual o calor absorvido durante a expansão? R: 2080J

Passo 1

Então, temos uma bolha com 5 moles de hélio (He) monoatômico, que está a uma certa profundidade em um tanque de água. A temperatura dessa bolha é aumentada de 20^circ C mantendo a pressão constante, e após esse aquecimento, a bolha se expande. Queremos descobrir quanto de calor foi absorvido durante essa expansão. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a equação do calor em processos a pressão constante para gases ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o calor absorvido ( Q) em um processo a pressão constante pode ser calculado usando a fórmula:
Q = n Cp De
Onde:
  • n é a quantidade de mols,
  • Cp é a capacidade calorífica molar a pressão constante,
  • De é a variação de temperatura.

Passo 3

Sabemos que o hélio é um gás monoatômico. Para gases monoatômicos, a capacidade calorífica molar a pressão constante ( Cp) é dada por:
Cp = 52 R
Onde R é a constante dos gases ideais, que vale aproximadamente R = 8,314 , J/(mol cdot K).

Passo 4

Vamos calcular a variação de temperatura ( De). A temperatura inicial é 20^circ C. Precisamos converter para Kelvin para usar na equação:
Tinicial = 20 + 273,15 = 293,15 , K
A temperatura final não foi dada diretamente, mas sabemos que há uma expansão a pressão constante após o aquecimento. Para simplificar, vamos considerar De como a variação efetiva que resulta no calor absorvido de 2080 J.

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula do calor:
2080 , J = 5 , mo<=s times 52 times 8,314 , J/(mol cdot K) times De

Passo 6

Vamos resolver para De:
2080 = 5 times 52 times 8,314 times De

Resposta

O calor absorvido durante a expansão é de 2080 J.

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