Um sistema, constituído de 0,32 mol de um gás monoatômico, com cp^prime=52 R, ocupa um volume de 2,2 L à pressão de 2,4 atm. O gás é aquecido à pressão constante até atingir o volume de 4,4 L. Determine:
a) A temperatura inicial e final. (0,5 pt)

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a pergunta está pedindo. Temos 0,32 mol de um gás monoatômico que ocupa 2,2 litros sob uma pressão de 2,4 atm. Esse gás é aquecido mantendo a pressão constante até que o volume dobre para 4,4 litros. A gente precisa descobrir qual é a temperatura inicial e final desse gás. Para resolver isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume e temperatura.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da fórmula da Lei dos Gases Ideais:
PV = nRT
Aqui:
  • ViTi = VfTf é a pressão,
  • é o volume,
  • é a quantidade de mols,
  • é a constante dos gases (aproximadamente 0,0821 L·atm/mol·K),
  • é a temperatura em Kelvin.
Como a pressão e a quantidade de mols são constantes nesse processo, podemos relacionar a temperatura inicial com o volume inicial e a temperatura final com o volume final da seguinte forma:

Passo 3

Agora, vamos rearranjar a equação para encontrar as temperaturas. Primeiro, expressamos Ti = ViVf times Tf :
Mas como queremos encontrar e , podemos usar diretamente a relação entre e .

Passo 4

Vamos calcular Ti = P Vin R usando a fórmula da Lei dos Gases Ideais:
Ti = 2,4 times 2,20,32 times 0,0821
Substituindo os valores:
  • atm,
  • L,
  • mol,
  • L·atm/mol·K,

Passo 5

Fazendo as contas:
Ti = 5,280,026272 approx 201 K

Passo 6

Agora, vamos encontrar Tf = P Vfn R . Sabemos que o volume final Tf = 2,4 times 4,40,32 times 0,0821 é 4,4 L. Usando a mesma fórmula:
Substituindo os valores:

Passo 7

Calculando:
Tf = 10,560,026272 approx 402 K

Resposta

A temperatura inicial é aproximadamente e a temperatura final é aproximadamente .

Exercícios relacionados

A distribuição de velocidade do escoamento de um fluido newtoniano num canal formado por duas placas paralelas e largas (veja a Figura abaixo) é dada pela equação:
u=3 V2(1-(yh)^2)
onde V é a velocidade média.
O fluido apresenta viscosidade dinâmica igual a 1,92 N s / m^2. Admitindo que V= 0.6 m / s e h=5 mm, determine:
(a) a expressão geral da tensão de cisalhamento em função de y. ( 1,0 pt)
Uma placa de alumínio, com 4 mm de espessura, encontra-se na posição horizontal e a sua superfície inferior está isolada termicamente. Um fino revestimento especial é aplicado sobre sua superfície superior de tal forma que ela absorva 80% de qualquer radiação solar nela incidente, enquanto tem uma emissividade de 0,25. A densidade rho e o calor específico c do alumínio são conhecidos, sendo iguais a 2700 kg / m^3 e 900 J /(kg cdot K), respectivamente.
(a) Considere condições nas quais a placa está à temperatura de 25^circ C e a sua superfície superior é subitamente exposta ao ar ambiente a Tinfty=20^circ C à radiação solar que fornece um fluxo incidente de 900 W / m^2. O coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície e o ar é de h=20 W /(m^2 cdot K). Qual é a taxa inicial da variação da temperatura da placa?
(b) Qual será a temperatura de equilíbrio da placa quando as condições de regime estacionário forem atingidas?
© As propriedades radiantes da superfície dependem da natureza específica do revestimento aplicado. Calcule e represente graficamente a temperatura no regime estacionário como uma função da emissividade para 0,05 <= varepsilon <= 1, com todas as outras condições mantidas como especificado. Repita os seus cálculos para valores de alphaS=0,5 e 1,0; e coloque os resultados no gráfico juntamente com os para alphas=0,8. Se a intenção é de maximizar a temperatura da placa, qual é a combinação mais desejável da emissividade e da absortividade para a radiação solar da placa?
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U(s)+3 F2(g) UF6(g)
ocorre de forma irreversível e instantaneamente na superfície da pastilha, e a difusividade do gás (flúor) é 0,273 cm^2 / s a 1000 K e 1 atm . Determine a taxa de fluor, quando o diâmetro da pastilha é 0,4 cm. Resp.: 1,38 times 10^-5 mol / cm^2 s.
Um leito fluidizado, utilizando carvão, opera a 1145 K , o processo é limitado pela difusão de oxigênio contracorrente ao dióxido de carbono, CO2, formado na superfície da partícula de carvão. Assumindo, que o carvão é carbono sólido puro, com densidade de 1,28 times 10^3 kg / m^3 e que a partícula é esférica com diâmetro de 1,5 times 10^-4 m Ar(21 % O2 e 79 % N2) existe ao redor da partícula em abundância. Sob condições de combustão, a difusividade do oxigênio na mistura gasosa em 1145 K é 1,3 times 10^-4 m^2 / s. Se regime permanente é assumido, calcule o tempo necessário para reduzir o diâmetro da partícula de carbono a 5 times 10^-5 m. Resp.: 0,92 s.