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:
c) O valor do calor.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício de termodinâmica envolvendo um gás monoatômico. O enunciado nos diz que temos 0,32 mol desse gás com capacidade calorífica a pressão constante . Inicialmente, o gás está ocupando um volume de 2,2 L sob uma pressão de 2,4 atm. Depois, ele é aquecido a pressão constante até atingir um volume de 4,4 L. Nosso objetivo aqui é encontrar o valor do calor transferido nesse processo.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender como a temperatura do gás muda durante esse processo. Como a pressão é constante, podemos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão ( ), volume ( ) e temperatura ( ) pela equação:
Onde:
  • é a pressão,
  • é o volume,
  • é a quantidade de mols,
  • é a constante dos gases ideais,
  • é a temperatura em Kelvin.

Passo 3

Vamos calcular as temperaturas inicial e final usando a equação dos gases ideais.
Temperatura Inicial ( ):
Temperatura Final ( ):

Passo 4

Agora, precisamos encontrar a variação de temperatura ( ).
Depois, usamos a fórmula do calor fornecido a um gás a pressão constante:
Onde:
  • é o calor,
  • é a quantidade de mols,
  • é a capacidade calorífica a pressão constante.

Resposta

Calculando os valores, o calor transferido é:
Após simplificar os cálculos, encontramos que o valor do calor é aproximadamente 10,5 J.

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Um reservatório esférico é usado para armazenar um material a alta temperatura. A parede desse reservatório é uma casca esférica feita por um material com condutividade térmica . Na parte interna da parede, em , a temperatura é . Na parte externa da parede, em , a temperatura é . A equação diferencial que governa o comportamento da temperatura dentro da parede (em regime permanente e com simetria em relação ao ponto central) é dada por:
(a) Resolvendo a equação acima e utilizando as condições de contorno adequadas, mostre que a temperatura dentro da parede, considerando constante, é dada por:
(b) Determine a taxa de condução radial de calor pela parede. (A área de uma superfície esférica de raio é .
Considere um meio cuja equação de condução de calor na forma mais simples é
(i) Qual o significado físico de ?
(ii) A transferência de calor é permanente ou transiente?
(iii) A transferência de calor é uni, bi ou tridimensional?
(iv) A condutividade térmica do meio é constante ou variável?
Um campo de escoamento é dado por:
b) Qual é a velocidade de uma partícula em ?
As duas superfícies de uma placa de de espessura são mantidas a e , respectivamente. Se for avaliado que o calor é transferido por meio da placa a uma taxa de , determine sua condutividade térmica. Resposta: .