Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 19.7 - Ex. 48
Quando foram adicionados na forma de calor a um certo gás ideal, o volume do gás variou de para enquanto a pressão permaneceu em . (a) De quanto variou a energia interna do gás? Se a quantidade de gás presente era , determine (b) e (c) .
Passo 1
(a) Bom, a gente poderia tentar calcular diretamente qual foi a variação da energia interna, mas o enunciado deu várias pistas de que podemos usar a primeira lei da termodinâmica:
O calor já foi dado logo no início, e calcular o trabalho vai ser tranquilo porque o processo todo acontece a pressão constante:
É só converter a pressão para Pascal e os volumes final e inicial para metros cúbicos:
E então:
Agora sim, podemos substituir na primeira lei:
Passo 2
(b) Agora queremos calcular o calor específico molar a pressão constante, podemos usar a própria definição:
E só não temos a variação de temperatura para substituir na fórmula. Mas pela lei dos gases ideais:
E como a pressão é constante, a variação vai ser:
Agora podemos substituir na fórmula de cima:
Passo 3
(c) E agora que já temos um dos calores específicos molares, a relação entre um e outro é bem tranquila (e importante também, lembre disso na sua prova!).
E então:
Resposta
(a)
(b)
(c)