O gás da questão anterior também foi aquecido lentamente de 200 K para 300 K, agora sob volume constante de 10 L. Calcule
e
em joules. Considere que
. O que você pôde notar de diferente entre as questões 25 e 26?
Passo 1
Vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos um gás que foi aquecido de 200 K para 300 K, mantendo o volume constante de 10 litros. Precisamos calcular o calor fornecido ao sistema (
), o trabalho realizado (
), a variação da energia interna (
) e a variação da entalpia (
), tudo em joules. Sabemos que a capacidade calorífica a volume constante é
. Para resolver isso, vamos usar as leis da termodinâmica aplicadas a processos a volume constante.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a variação da energia interna (
). A fórmula para
em um processo a volume constante é:
Onde:
-
é o número de mols do gás -
é a capacidade calorífica a volume constante -
é a variação de temperatura, que é
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Aqui,
é a constante dos gases ideais, que vale aproximadamente
.
Passo 4
Agora, vamos calcular o trabalho realizado (
). Em um processo a volume constante, o trabalho é dado por:
Como o volume não muda (
), temos:
Isso significa que não há trabalho sendo realizado pelo gás nesse processo.
Passo 5
Em seguida, vamos calcular o calor fornecido ao sistema (
). Pela primeira lei da termodinâmica:
Como
, temos:
Passo 6
Por fim, vamos calcular a variação da entalpia (
). A entalpia é relacionada à energia interna pela fórmula:
Em um processo a volume constante, usando a equação dos gases ideais (
), temos:
Então,
Resposta
Os valores calculados são:
Além disso, a diferença entre as questões 25 e 26 está no processo adotado: na questão 25, o gás foi aquecido a pressão constante, o que resultou em um trabalho diferente sendo realizado (
), enquanto na questão 26, o aquecimento foi a volume constante, onde o trabalho realizado é zero.