Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 19.Problemas - Ex. 61
Um gas monoatômico se expande lentamente até ocupar um volume igual ao dobro do volume inicial, realizando um trabalho de nesse processo. Calcule o calor fornecido ao gas e a variação da energia interna do gás. sabendo que o processo é a) isotérmico; b) adiabático; c) isobárico.
Passo 1
a) Para o caso do processo isotérmico, a temperatura não varia, e por isso a variação de energia interna é zero:
Isso significa que a primeira lei da termodinâmica fica:
Ou seja:
E como o trabalho é dado pelo enunciado:
Passo 2
b) No caso adiabático, o gás não troca calor com o meio, então . A primeira lei fica:
E como o trabalho é dado, a gente consegue encontrar a variação da energia interna:
Passo 3
c) E para o processo isobárico, a pressão permanece constante, podemos usar o do gás e a variação de temperatura para calcular a variação de calor do gás:
Como é um gás monoatômico:
Mas como não temos o número de moles e a variação de temperatura, vamos usar a equação do trabalho a pressão constante:
Relacionar ela com a equação dos gases ideais:
Isolar :
E substituir ele na equação de :
Simplificando:
E para a variação da energia interna, podemos usara primeira lei da termodinâmica, já que agora temos o calor absorvido: