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.
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.
Exercícios relacionados
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?
(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:
.