Um mol de um gás ideal é mantido sob pressão constante,
atm. A temperatura é variada de 100 para
. a) Qual é o valor de w ? b) Se C C molar
, calcule q,
e
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um mol de um gás ideal mantido sob pressão constante de 2 atm. A temperatura desse gás muda de 100°C para 25°C. A gente vai trabalhar com Termodinâmica, usando conceitos como trabalho (w), calor (q), variação da energia interna (ΔE) e variação da entalpia (ΔH). Para resolver isso, vamos precisar das equações dos gases ideais, das relações de calor e trabalho em processos a pressão constante, e das fórmulas de energia interna e entalpia.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar o trabalho (w) realizado pelo gás durante essa expansão ou compressão a pressão constante. Sabemos que o trabalho em um processo a pressão constante é dado por:
Aqui, P é a pressão constante e ΔV é a variação de volume. O sinal negativo indica que se o volume aumenta, o trabalho é feito pelo sistema.
Passo 3
Para achar ΔV, precisamos primeiro converter as temperaturas de Celsius para Kelvin:
Como a pressão é constante e usamos 1 mol de gás ideal, podemos usar a equação dos gases ideais para encontrar os volumes iniciais e finais:
Onde:
- P = 2 atm
- n = 1 mol
- R = 0,0821 L·atm/(mol·K)
- T = temperatura em Kelvin
Passo 4
Calculando o volume inicial (V₁):
E o volume final (V₂):
Então, a variação de volume ΔV é:
Passo 5
Agora, calculamos o trabalho (w):
Se quisermos converter para joules, sabendo que 1 L·atm ≈ 101,325 J:
Resposta
a) O valor de
é aproximadamente 628,11 J.
Exercícios relacionados
Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme de
, provido de um pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 10 cm contra a pressão externa de 1,0 atm. Calcule o trabalho deito pelo sistema.
Para a reação:
kcal. Os valores de
(cal grau
) são: grafita, 2,066;
e
. Calcule o valor de
a
.
Três mols de um gás ideal a
expandem-se isotermicamente e reversivelmente de 20 para 60 litros. Calcule w, q,
E e
.
Dos seguintes dados a
:
Calcule o calor de formação padrão do
e do
.