Um cilindro vertical com um pistão pesado contém ar a 300 K. A pressão inicial é , e o volume inicial, . Considere a massa molar de ar como 28,9 g/mol e (a) (a) Encontre o calor específico do ar a volume constante em unidades de J/kg ? °C. (b) Calcule a massa de ar no cilindro. (c) Suponha que o pistão seja mantido fixo. Encontre a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura do ar para 700 K. (d) E se? Considere novamente as condições do estado inicial e suponha que o pistão pesado seja livre para se mover. Encontre a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura do ar para 700 K.
Passo 1
Vem comigooooo... que no caminho eu explicooo!!
Já vamos começar com uma pequena Observação: Você pode utilizar os dados na Tabela 17.3 sobre gases específicos. Aqui, definimos um “gás ideal monoatômico” como tendo calores específicos molares , e um “gás ideal diatômico” como .
Tabela 17.3 Calor especifico molar de vários gases
Passo 2
- Notemos que o calor específico a volume constante é .
- Logo, considerando que o ar se comporte como um gás ideal, a quantidade de molas pode ser obtida da lei universal dos gases, por
- Vamos supor que o pistão fique fixo, esse é um processo de volume constante. Logo, temos que:
- Agora, vamos supor que o pistão esteja se movendo, esse é um processo que ocorre com pressão constante. Então, a quantidade de calor necessária é dada por:
Então iremos utilizar a massa molar do ar, logo:
Passo 3
Então, a massa de ar é dada por:
Passo 4
Passo 5
Considerando que
A quantidade de calor será de
Resposta
Vide o passo a passo.