Uma amostra de um gás monatômico ideal ocupa 5,00 L a pressão atmosférica e 300 K (ponto A na Fig. P17.68). Ela é aquecida a volume constante até 3,00 atm (ponto B). Então, se expande isotermicamente para 1,00 atm (ponto C) e, por fim, é comprimida isobaricamente para seu estado original. (a) Encontre o número de mols da amostra. Encontre (b) a temperatura no ponto B, (c) a temperatura no ponto C e (d) o volume no ponto C (e) Agora, considere os processos A B, B C, e C A. Descreva como realizar cada processo experimentalmente. (f) Encontre Q , W e para cada um dos processos. (g) Para o ciclo completo A B C A, encontre Q , W e .
Passo 1
Falaaaa gente boaa!!
Simboráa
- Logo, ao utilizarmos os dados para o ponto A, teremos:
- Em uma transformação isovolumétrica vale:
- Como o processor de foi isotérmico, a temperatura em C é a mesma que em B.
- Para solucionar o item (d), é necessário o gráfico. Partindo dele, podemos concluir que o volume em vale
- Podemos realizar o processos experimentalmente ao dispormos, por exemplo, de um recipiente para o gás dotado de um pistão móvel, um aquecedor e um reservatório térmico a 900 k.
- Vamos analisar cada caso em particular com auxílio da primeira lei
- Para o ciclo completo, devemos somar as contribuições de cada etapa:
Passo 2
Logo, ao isolarmos na expressão anterior e substituirmos os valores dados, teremos:
Passo 3
Logo ,
Passo 4
Passo 5
Assim teremos:
Mantemos o pistão para não haver mudanças de volume, ao passo que aquecemos lentamente o gás fazendo sua pressão subir.
Colocamos o recipiente em contato com o reservatório térmico, do qual poderia absorver calor enquanto expandíssemos lentamente o pistão.
Colocamos um peso sobre o pistão de modo que a pressão sobre o gás ficasse constante em 1 atm (o mesmo que deixa-lo livre em um ambiente à pressão atmosférica), enquanto resfriamos lentamente o gás até se comprimir para o volume inicial.
Passo 6
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Passo 7
Resposta
Vide o passo a passo.