(1 5 , 0 0 pontos) O extintor de CO2 mantém o gás pressurizado e quando o gás é liberado esse se solidifica virando gelo seco a uma temperatra de -78,5^circ C. Use a primeira Lei da Termodinâmica para embasar sua explicação do fenômeno responsável pela redução da temperatura do gás.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um extintor de CO₂ que mantém o gás pressurizado. Quando a gente libera esse gás, ele se solidifica e vira gelo seco a uma temperatura de -78,5^circ C. Nosso objetivo aqui é usar a primeira Lei da Termodinâmica para entender por que a temperatura diminui quando o gás é liberado.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é a primeira Lei da Termodinâmica. Ela basicamente diz que a energia total de um sistema é constante. A gente pode escrever isso como:
De
Onde:
  • De é a variação da energia interna do sistema.
  • Q é o calor trocado com o ambiente.
  • W é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

No caso do extintor de CO₂, quando a gente libera o gás, ele está passando por uma expansão. Essa expansão é adiabática, ou seja, não há troca de calor com o ambiente ( Q = 0). Então, a fórmula fica:
De
Isso significa que a energia interna do gás diminui quando ele faz trabalho ao expandir.

Passo 4

Agora, vamos pensar no que acontece quando a energia interna diminui. A energia interna está relacionada à temperatura do gás. Se a energia diminui, a temperatura também diminui. É por isso que o gás fica mais frio quando é liberado.

Passo 5

Além disso, o CO₂ se solidifica formando gelo seco. Essa mudança de fase também consome energia, especificamente o calor de sublimação. Essa energia vem da própria energia do gás, o que contribui ainda mais para a redução da temperatura.

Resposta

Então, usando a primeira Lei da Termodinâmica, vimos que a expansão adiabática do CO₂ reduz a energia interna do gás, o que diminui sua temperatura até -78,5^circ C, resultando na formação de gelo seco.

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