Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 19.8 - Ex. 50
Fornecemos de calor a um gás diatômico, que se expande a pressão constante. As moléculas do gás giram, mas não oscilam. De quanto a energia interna do gás aumenta?
Passo 1
Faala ae, beleza?! O problema quer saber o quanto a energia interna do gás aumenta em um processo a pressão constante.
Bom, nós temos uma expansão a pressão constante, certo? Nesse caso, a fórmula da variação da energia interna pode ser:
Lembrando que é o número de mols, é a constante universal dos gases, é a quantidade de graus de liberdade da molécula e é a variação de temperatura.
Além disso, temos que em um processo isobárico (pressão constante) vale a fórmula para o calor trocado:
Onde ainda podemos relacionar:
Então, nossas equações ficam:
Tá, mas quanto vale nesse caso?
Nesse caso, nós temos um gás diatômico, mas que as moléculas não oscilam, só giram. O que isso quer dizer?
Então, num gás diatômico normal, teríamos 5 graus de liberdade: 3 da translação e 2 da rota��ão. Porém, como essas moléculas não oscilam (não transladam), perdemos 3 graus de liberdade! Ficando apenas com os de rotação. Ou seja, nesse caso:
Beleza! Vamos juntar essas informações à informação do enunciado, que , e resolver esse problema!
Passo 2
Como o enunciado nos disse e já vimos que , logo, nosso sistema do passo 1 fica:
Vamos isolar o nas duas equações pra reduzir esse sistema a uma equação só:
Igualando as duas equações para :
Logo, podemos ver que:
Beleza? Acabamos! 😊
Resposta
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