Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 19.Problemas - Ex. 56
Um grande balão de pesquisa contendo de gás hélio a e a uma temperatura de sobe rapidamente a partir do nível do solo a uma altitude em que a pressão atmosférica é apenas (Figura 19.33). suponha que o hélio se comporte como um gás ideal e que a subida do balão seja tão rápida que não permita trocas de calor significativas com o ar circundante. a) Calcule o volume do gás na altitude mais elevada. b) Calcule a temperatura do gás na altitude mais elevada. c) Qual é a variação de energia interna do hélio à medida que o balão sobe para a altitude mais elevada?
Passo 1
a) O enunciado fala que não houve trocas de calor significativas com o ar, podemos então supor que foi um processo adiabático e usar a seguinte equação para calcularmos o volume final:
Usando que é o valor do gás hélio e substituindo os valores dados pelo enunciado:
Passo 2
b) Como já temos os valores de pressão e volume final e inicial, podemos suar a equação dos gases ideias:
E relacionar os dois estados:
Para encontrarmos a temperatura final:
Passo 3
c) Como o processo é adiabático, e a primeira lei da termodinâmica para esse processo é:
Combinando com a equação de trabalho para um processo adiabático:
Fica:
Substituindo valores: