Termodinâmica - Trabalho e
lei
Prof. Panosso
Um gás ideal em equilibrio termodinâmico tem pressão de 1,0
, volume de
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
, 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.
Prof. Panosso
Um gás ideal em equilibrio termodinâmico tem pressão de 1,0
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:
Como a pressão
é constante, a relação entre os volumes e temperaturas iniciais e finais será:
Vamos rearranjar para encontrar
:
Passo 3
Substituindo os valores:
Passo 4
Para a parte b), precisamos encontrar a variação da energia interna (
) 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:
Calculando
:
Então:
Passo 6
Agora, aplicando na primeira lei:
Resposta
a) A temperatura final do gás é de 525 K.
b) A variação da energia interna do gás é de 225 J.