Um gás monoatômico sofre o processo 1 -+ 2 -+ 3 representado na FIGURA P17.62. Que quantidade de calor é requerida para (a) o processo 1-+ 2 e (b) o processo 2-+ 3?

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 é considerado um gás ideal que está sujeito a processos isobáricos e isocóricos.

Letra a:

As condições iniciais são:

p 1 = 3.0 a t m = 304,000 P a

V 1 = 100 c m 3 = 1.0 × 10 - 4 m 3

T 1 = 100 ∘ C = 373 K

O número de mols de gás é:

n = p 1 V 1 R T 1 = 304,000 P a 1.0 × 10 - 4 m 3 8.31 J m o l K 373 K = 9.81 × 10 - 3 m o l

No ponto 2, temos p 2 = p 1 = 3.0 a t m   e   V 2 = 300 c m 3 = 3 V 1 . Este é um processo isobárico, então,

V 2 T 2 = V 1 T 1 ⇒ T 2 = V 2 V 1 T 1 = 3 ( 373 K ) = 1119 K

O gás é aquecido para aumentar a temperatura de T 1 para T 2 . A quantidade de calor necessária é:

Q = n C p Δ T = 9.81 × 10 - 3 m o l 20.8 J m o l K 1119 K - 373 K = 152 J

Esta quantidade de calor é adicionada durante o processo 1   →   2 .

Passo 2

Letra b:

O ponto 3 retorna a T 3 = 100 ∘ C = 373 K . Este é um processo isocórico, então,

Q = n C v Δ T = 9.81 × 10 - 3 m o l 12.5 J m o l K 373 K - 1119 K = - 91.5 J

Esta quantidade de calor é removida durante o processo 2   →   3 .

Resposta

  1. 152 J
  2. - 91.5 J
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