Termodinâmica - Trabalho e 1^circ lei
Prof. Panosso
Um gás ideal em equilibrio termodinâmico tem pressão de 1,0 times 10^5 N / m^2, volume de 2,0 times 10^-3 m^3 e temperatura de 300 K . O gás é aquecido lentamente a pressão constante recebendo uma quantidade de 375 J de calor até atingir um volume de 3,5 times 10^-3 m^3, no qual permanece em equilibrio termodinâmico.
a) Calcule a temperatura do gás em seu estado final de equilibrio.
b) Calcule a variação da energia interna do gás entre os estados inicial e final.

Passo 1

Então, temos um gás ideal que começa com uma pressão de , volume de e temperatura de 300 K. Ele é aquecido a pressão constante, recebendo 375 J de calor, e seu volume aumenta para . Vamos usar a Termodinâmica, especificamente a primeira lei, para resolver as partes a) e b).

Passo 2

Para a parte a), queremos encontrar a temperatura final do gás. Sabemos que a pressão é constante, então podemos usar a Lei dos Gases Ideais, que diz:
PV = nRT
Como a pressão ViTi = VfTf é constante, a relação entre os volumes e temperaturas iniciais e finais será:
Tf = Ti times VfVi
Vamos rearranjar para encontrar :

Passo 3

Substituindo os valores:
Tf = 300 , K times 3,5 times 10^-3 , m^32,0 times 10^-3 , m^3 = 300 , K times 1,75 = 525 , K

Passo 4

Para a parte b), precisamos encontrar a variação da energia interna ( De) do gás. Segundo a primeira lei da Termodinâmica:
Onde é o calor fornecido e é o trabalho realizado pelo gás.

Passo 5

Como a pressão é constante, o trabalho realizado pelo gás é:
W = P De
Calculando De:
W = 1,0 times 10^5 , N/m^2 times 1,5 times 10^-3 , m^3 = 150 , J
Então:

Passo 6

Agora, aplicando na primeira lei:
De

Resposta

a) A temperatura final do gás é de 525 K.
b) A variação da energia interna do gás é de 225 J.

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