Um gás ideal sofre uma expansão isobárica a 2 atm, de um volume inicial de 1 L para um volume final de 3 L. Sabendo que o gás absorve 500 J de calor nesse processo, determine a variação de sua energia interna.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de Termodinâmica! A questão fala sobre um gás ideal que sofre uma expansão isobárica (ou seja, com pressão constante) de 1 litro para 3 litros, sob uma pressão de 2 atm. Além disso, sabemos que o gás absorveu 500 J de calor nesse processo. Nosso objetivo é determinar a variação da energia interna desse gás. Para isso, vamos precisar usar a Primeira Lei da Termodinâmica e entender como calcular o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é essencial aqui. Ela diz que:
Onde:
  • é a variação da energia interna.
  • é o calor absorvido pelo sistema.
  • é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

Sabemos que o gás está em uma expansão isobárica, ou seja, a pressão permanece constante durante todo o processo. O trabalho realizado pelo gás nessa situação pode ser calculado pela fórmula:
Onde é a variação do volume.

Passo 4

Vamos calcular a variação do volume :
Precisamos converter litros para metros cúbicos para manter as unidades consistentes no Sistema Internacional:
³

Passo 5

Agora, vamos converter a pressão de atm para pascal (Pa), já que 1 atm = 101325 Pa:

Passo 6

Com a pressão e a variação de volume em unidades compatíveis, podemos calcular o trabalho :
³

Passo 7

Agora, aplicamos os valores na Primeira Lei da Termodinâmica para encontrar :

Resposta

A variação da energia interna do gás é de aproximadamente 95 J.

Exercícios relacionados

Determine a massa de que precipitaria ao se resfriar 500 g de uma solução saturada desse sal de 100 ㅇ para .
Ordene, em cada conjunto abaixo, os compostos por ordem decrescente de acidez.


Determine a de uma mistura de 10 mols de e 2 mols de à .
Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 200 J sobre as suas vizinhanças, enquanto sua energia interna diminui 150 J . Calcule a quantidade de calor trocada pelo sistema com as suas vizinhanças.