Um gás ideal diatômico, cujas moléculas estão girando, mas não oscilam, perde energia Q na forma de calor. A diminuição de energia interna do gás é maior se a perda acontece em um processo a volume constante ou em um processo à pressão constante?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um gás ideal diatômico que está perdendo energia na forma de calor. A matéria que vamos usar aqui é Termodinâmica, mais especificamente os conceitos de energia interna e processos a volume constante e a pressão constante. Para resolver isso, vamos precisar entender como a energia interna do gás muda nesses dois tipos de processos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que para um gás ideal, a energia interna (
) depende apenas da temperatura e do número de modos de energia que as moléculas possuem. Como o gás é diatômico e só está girando, ele tem certos graus de liberdade, o que afeta sua capacidade calorífica.
Passo 3
Agora, vamos pensar no que acontece quando o gás perde calor. Quando o processo é a volume constante (
constante), todo o calor perdido (
) é usado para diminuir a energia interna do gás. Isso é representado por:
Porque não há trabalho realizado (
) já que o volume não muda.
Passo 4
Por outro lado, quando o processo é a pressão constante (
constante), parte do calor perdido não só diminui a energia interna, mas também faz o gás realizar trabalho ao se expandir. A relação aqui é:
E como
, temos que nem todo o calor vai para a energia interna.
Passo 5
Então, comparando os dois cenários:
- Volume constante: Toda a energia perdida em calor diminui a energia interna (
). - Pressão constante: Parte do calor é usado para o trabalho, então
.
Isso significa que a diminuição da energia interna é maior no processo a volume constante porque não parte dessa energia está sendo usada para realizar trabalho.
Resposta
A diminuição da energia interna do gás é maior quando a perda de calor ocorre em um processo a volume constante.
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