Uma amostra de 2,0 g de hélio gasoso, inicialmente a JOOºC e 1,0 atm, sofre uma expansão isobárica até seu volume ser dobrado. Quanto valem (a) a temperatura final do gás; (b) o trabalho realizado sobre o mesmo; (c) o calor transferida para ele; e (d) a variação de energia térmica do gás? (e) Represente o processo em um diagrama p V usando escalas adequadas para os dois eixos.

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!

Vamo lá!

O gás hélio é considerado um gás ideal sujeito a um processo isobárico.

Letra a:

O número de moles em 2.0 g de hélio é:

n = M M m o l = 2.0 g 4.0 g m o l = 0.50 m o l

Em T i = 100 ∘ C = 373 K   e   p i = 1.0 a t m = 1.013 × 10 5 P a , o gás tem um volume,

V i = n R T i p i = 0.0153 m 3 = 15.3 L

Para um processo isobárico p f = p i que dobra o volume V f = 2 V i ,

T f T i = V f V i = 2 ⇒ T f = 2 T i = 2 373 K = 746 K = 473 ∘ C

Passo 2

Letra b:

O trabalho feito pelo meio ambiente no gás é:

W = - p i V f - V i = - p i V i 2 - 1 = - 1.013 × 10 5 P a 0.0153 m 3 = - 1550 J

Passo 3

Letra c:

A entrada de calor para o gás é:

Q = n C p T f - T i = 0.50 m o l 20.8 J m o l K 746 K - 373 K = 3880 J ≈ 3900 J

Passo 4

Letra d:

A mudança na energia térmica do gás é:

Δ E t h = Q + W = 3880 J - 1550 J = 2330 J ≈ 2300 J

Passo 5

Letra e:

Resposta

  1. 473 ∘ C
  2. - 1550 J
  3. ≈ 3900 J
  4. ≈ 2300 J
  5. V e r   f i g u r a
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