Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 18.1 - Ex. 92
- Nesse problema, 2,00 mol de um gás ideal diatômico expande-se adiabática e quase estaticamente. A temperatura inicial do gás é de 300 K. O trabalho realizado pelo gás durante a expansão é de 3,50 kJ. Qual é a temperatura final do gás?
- Compare seu resultado com o resultado obtido se o gás fosse monatômico.
Passo 1
Bom, a primeira informação que podemos tirar é que este processo é adiabático, ou seja, não há troca de calor:
Pela primeira lei da termo, se não há calor:
A variação da energia interna é dada por:
Sendo assim:
Mas não é isso que queremos, certo? Queremos o trabalho realizado pelo gás:
Vocês podemos se perguntar por que usamos a capacidade térmica a volume constante já que é uma expansão. Isso é possível por que estamos calculando o trabalho em função da energia cinética, e esta depende somente da variação da temperatura, então é valida para processos a volume constante ou não.
Sabendo disso, vamos ver como a capacidade térmica é calculada:
Onde g equivale aos graus de liberdade. Para um gás diatômico
No trabalho:
Sabendo das variáveis:
Substituindo:
Passo 2
Foi tranquilo, né? Agora só precisamos calcular a temperatura no caso do gás monoatômico, e a única diferença será nos graus de liberdade. Aqui
Substituindo:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)