Um sistema, constituído de
de um gás monoatômico, com
, ocupa um volume de
à pressão de
. O gás é aquecido à pressão constante até atingir o volume de
. Determine:
a) A temperatura inicial e final.
a) A temperatura inicial e final.
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:
Aqui:
-
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
:
Mas como queremos encontrar
e
, podemos usar diretamente a relação entre
e
.
Passo 4
Vamos calcular
usando a fórmula da Lei dos Gases Ideais:
Substituindo os valores:
-
atm, -
L, -
mol, -
L·atm/mol·K,
Passo 5
Fazendo as contas:
Passo 6
Agora, vamos encontrar
. Sabemos que o volume final
é 4,4 L. Usando a mesma fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 7
Calculando:
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:
onde V é a velocidade média.
O fluido apresenta viscosidade dinâmica igual a . Admitindo que
, determine:
(a) a expressão geral da tensão de cisalhamento em função de y. ( 1,0 pt)
O fluido apresenta viscosidade dinâmica igual a
(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
de qualquer radiação solar nela incidente, enquanto tem uma emissividade de 0,25. A densidade
e o calor específico
do alumínio são conhecidos, sendo iguais a
e
, respectivamente.
(a) Considere condições nas quais a placa está à temperatura de e a sua superfície superior é subitamente exposta ao ar ambiente a
à radiação solar que fornece um fluxo incidente de
. O coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície e o ar é de
. 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 , com todas as outras condições mantidas como especificado. Repita os seus cálculos para valores de
e 1,0; e coloque os resultados no gráfico juntamente com os para
. 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?
(a) Considere condições nas quais a placa está à temperatura de
(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
A produção de hexafluoreto de urânio,
, envolve a conversão do urânio. Neste processo UF
é preparado expondo pastilhas esféricas de urânio a flúor (gás) em 1000 K e 1 atm de pressão. A difusão molecular do gás (flúor) até a superfície da pastilha é considerado etapa de controlo. Se a reação:
ocorre de forma irreversível e instantaneamente na superfície da pastilha, e a difusividade do gás (flúor) é
a 1000 K e 1 atm . Determine a taxa de fluor, quando o diâmetro da pastilha é
. Resp.:
.
Um leito fluidizado, utilizando carvão, opera a 1145 K , o processo é limitado pela difusão de oxigênio contracorrente ao dióxido de carbono,
, formado na superfície da partícula de carvão. Assumindo, que o carvão é carbono sólido puro, com densidade de
que a partícula é esférica com diâmetro de
e
existe ao redor da partícula em abundância. Sob condições de combustão, a difusividade do oxigênio na mistura gasosa em 1145 K é
. Se regime permanente é assumido, calcule o tempo necessário para reduzir o diâmetro da partícula de carbono a
. Resp.:
.