Um mol de um gás ideal monoatômico ( ) é mantido à pressão constante de e então é resfriado reversivelmente de a . Responda:
(a) Determine a capacidade calorífica molar do gás à pressão constante .

Passo 1

Vamos começar entendendo o que o problema está pedindo. Temos um mol de um gás ideal monoatômico com a capacidade calorífica molar a volume constante . Esse gás está mantido sob pressão constante de 3 atm e é resfriado de 100°C para 25°C. A pergunta é: Qual é a capacidade calorífica molar do gás à pressão constante ( )?
Para resolver isso, precisamos usar a relação entre e para gases ideais.

Passo 2

Em termodinâmica, para um gás ideal, a capacidade calorífica molar à pressão constante ( ) está relacionada à capacidade calorífica molar a volume constante ( ) pela seguinte fórmula:
Aqui, é a constante universal dos gases, que vale aproximadamente 8,314 J/(mol·K).

Passo 3

Sabemos que para um gás monoatômico ideal, a capacidade calorífica molar a volume constante é:
Agora, substituímos na fórmula de :

Passo 4

Realizando a soma:

Resposta

A capacidade calorífica molar à pressão constante é:

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A pressão total de uma mistura de oxigênio ( ) e nitrogênio ( ) é . Um material adsorvente foi utilizado para remoção seletiva do gás nitrogênio, de forma que apenas oxigênio puro restasse no mesmo recipiente. Quando nas mesmas condições de temperatura e volume da mistura original, esse gás oxigênio exerceu uma pressão de 0,80 atm sobre o recipiente. Considerando o comportamento ideal dos gases nas condições avaliadas, responda:
b) Imagine que nitrogênio e oxigênio puros encontram-se com pressões totais iguais às pressões parciais desses mesmos gases na mistura original? Qual será a razão entre as densidades desses gases na mesma temperatura da mistura?
Três máquinas térmicas recebem 600 kJ de energia na forma de calor por ciclo de operação de uma fonte quente a . As máquinas rejeitam, por ciclo, determinadas quantidades de energia na forma de calor para uma fonte fria a , sendo que a máquina A rejeita 450 kJ , a máquina , e a C, 120 kJ . Considerando que estas máquinas operam apenas com duas fontes térmicas, responda:
a) Teoricamente, qual a eficiência máxima prevista para as referidas máquinas? Demonstre.
Três máquinas térmicas recebem 600 kJ de energia na forma de calor por ciclo de operação de uma fonte quente a . As máquinas rejeitam, por ciclo, determinadas quantidades de energia na forma de calor para uma fonte fria a , sendo que a máquina A rejeita 450 kJ , a máquina , e a C, 120 kJ . Considerando que estas máquinas operam apenas com duas fontes térmicas, responda:
b) Todas as máquinas descritas podem ser construídas segundo as leis da termodinâmica? Justifique.
Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou . Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
b) Classifique o sistema sob estudo em aberto, fechado ou isolado. Justifique sua resposta.