Um volume de 1,5 L de gás argônio é confinado em um cilindro com embolo móvel sob pressão constante de 122 KPa . Quando
de energia na forma de calor é transferida da vizinhança para o gás, a energia interna do mesmo aumenta 1,11 kJ. Qual é o volume final do gás argônio no cilindro?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um gás argônio preso em um cilindro com um êmbolo móvel. A gente sabe o volume inicial, a pressão constante, a quantidade de calor que entra no sistema e como a energia interna do gás muda. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é o volume final desse gás depois que tudo isso acontece. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Termodinâmica, especificamente a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e variação de energia interna.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os dados que temos:
- Volume inicial (V₁): 1,5 litros
- Pressão §: 122 kPa
- Calor transferido (Q): 1,25 kJ
- Variação da energia interna (ΔU): 1,11 kJ
Antes de mais nada, é importante padronizar as unidades para facilitar os cálculos. Vamos converter tudo para unidades do SI (Sistema Internacional):
- 1 litro = 0,001 metros cúbicos (m³), então:
- V₁ = 1,5 L = 1,5 × 0,001 = 0,0015 m³
- 1 kJ = 1000 J, então:
- Q = 1,25 kJ = 1250 J
- ΔU = 1,11 kJ = 1110 J
Passo 3
Agora, vamos lembrar da Primeira Lei da Termodinâmica, que diz:
Onde:
-
é o calor transferido para o sistema, -
é a variação da energia interna, -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Queremos encontrar o trabalho
, que está relacionado à variação de volume do gás. Como a pressão é constante, o trabalho pode ser calculado por:
Onde
é a mudança no volume.
Passo 4
Primeiro, vamos rearranjar a Primeira Lei para encontrar o trabalho
:
Substituindo os valores:
Então, o trabalho realizado pelo gás é de 140 J.
Passo 5
Agora, vamos usar a fórmula do trabalho para encontrar a variação de volume
:
Rearranjando para
:
Substituindo os valores (lembre-se de converter a pressão para Pascals):
Passo 6
Finalmente, para achar o volume final
, somamos a variação de volume ao volume inicial:
Convertendo de volta para litros:
Resposta
O volume final do gás argônio no cilindro é aproximadamente 2,65 litros.
Exercícios relacionados
Indique o nome e a estrutura das substâncias descritas a seguir
b) Hidrocarboneto cíclico não ramificado de fórmula
b) Hidrocarboneto cíclico não ramificado de fórmula
Mostre a estrutura dos seguintes compostos orgânicos incluindo todos os elétrons de valência.
a) 4-metoxihexan-2-ona
a) 4-metoxihexan-2-ona
Suponha que você tenha queimado
de ácido benzoico,
, em um calorímetro a volume constante e verificou que a temperatura aumentou de
para
. O calorímetro continha 775 g de água, e a bomba tinha capacidade calorifica de
. Calcule a variação de energia interna por mol de ácido benzóico.
Sendo
a velocidade de formação de C na reação
, escreva as velocidades de formação e de consumo de A, B e D.