Inicialmente, 2, 71 mols de Gás Perfeito, monoatômico ocupam o volume de
e estão sob pressão de
. A seguir, este gás expande-se isotermicamente até ocupar 18, 0 L e então, ele é aquecido isocoricamente até voltar a pressão de
. Finalmente, este gás é resfriado isobaricamente até retornar ao seu estado inicial. (a) Desenhe este ciclo no plano
;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um exercício de Termodinâmica, especificamente envolvendo ciclos termodinâmicos e diagramas
(Pressão vs. Volume). A gente vai precisar entender como diferentes processos (isotérmico, isocórico, isobárico) afetam o gás e como isso se traduz no diagrama
.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os estados iniciais do gás. Você tem 2,71 mols de um gás perfeito monoatômico ocupando um volume de
e sob uma pressão de
. Esse é o nosso ponto de partida no diagrama
.
Passo 3
Agora, o gás se expande isotermicamente até ocupar
. Isotermico significa que a temperatura permanece constante. Pela Lei dos Gases Ideais
, se a temperatura é constante e o volume aumenta, a pressão deve diminuir. No diagrama, isso será representado por uma curva hiperbólica saindo do ponto inicial para a direita, indicando aumento do volume e queda da pressão.
Passo 4
Depois, o gás é aquecido isocoricamente para voltar à pressão inicial de
. Isocórico significa que o volume permanece constante. Se a pressão aumenta mantendo o volume constante, a temperatura também aumenta (pela mesma lei
). No diagrama, isso aparece como uma linha vertical subindo para cima a partir do final da expansão isotérmica, retornando à pressão original.
Passo 5
Finalmente, o gás é resfriado isobaricamente até retornar ao estado inicial. Isobárico significa que a pressão permanece constante. Se a temperatura diminui mantendo a pressão constante, o volume também diminui. No diagrama, isso será uma linha horizontal voltando para a esquerda, fechando o ciclo.
Resposta
O ciclo no diagrama
consiste em:
- Uma expansão isotérmica representada por uma curva decrescente de
para . - Um aquecimento isocórico representado por uma linha vertical ascendente onde
permanece constante. - Um resfriamento isobárico representado por uma linha horizontal onde
permanece constante. - A volta ao ponto inicial fechando o ciclo.
Isso forma um ciclo fechado no gráfico
, mostrando as diferentes transformações que o gás sofre ao longo do processo.
Exercícios relacionados
Um mol de Gás Perfeito, monoatômico, inicialmente ocupou o volume de
e esteve sob pressão de
. A seguir, sua pressão foi aumentada até
a volume constante e ele expandiu se isotermicamente até ocupar o volume de
e estar sob pressão de
. Finalmente, este gás foi comprimido e retornou ao estado inicial. (b) determine o calor trocado em cada etapa deste ciclo;
(a) Escreva a configuração eletrônica do átomo de He.
Determine o máximo de separação de um feixe de átomos de Hidrogênio, os quais se movem uma distância de
e com uma velocidade de
perpendicularmente com um campo magnético de intensidade dada por
T. Despreciar o momento magnético do próton. Faça um esquema do sistema antes de fazer os cálculos algébricos (usando eixos coordenados), e explique qual é o papel das forças magnéticas que existem nos diferentes eixos. Também mostre no gráfico a dinâmica que seguem os átomos, explique por quê. Explique que acontece se no lugar de Hidrogênio usamos átomos de Hélio.
Em quais dos átomos a seguir o estado fundamental é desdobrado pela interação spin-órbita:
,
?