Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 18.1 - Ex. 63
Neste problema, 1,00 mol de ar de ar está confinado em um cilindro com pistão. O ar confinado é mantido à pressão constante de 1 atm. O ar está, incialmente, a 0°C e com um volume Determine o volume depois de 13200 J terem sido absorvidos pelo ar confinado.
Passo 1
Legal galera, nós queremos achar o volume final do gás após receber certa quantidade de calor. Para achá-lo devemos usar o que nos foi dado no problema, que não é muito né?!
Usando a equação para os gases, temos:
O termo nR é constante independente do estado, inicial ou final:
Se o ar é mantido à pressão constante:
Então:
Isolando o que queremos achar:
Sabemos e mas nada sobre . Se sabemos a temperatura inicial então podemos relacioná-la com a final. Como?
Bem simples:
Isolamos
Colocando no volume:
E agora? Já resolvemos? Ainda não ! Porque não temos .
Passo 2
Para achar vamos usar a informação que ainda não usamos, o calor! O calor se relaciona com a variação da temperatura à pressão constante da seguinte forma:
Onde o g se refere aos graus de liberdade da molécula. Como o ar é composto por moléculas é diatômica,
Isolando
Colocando no volume:
Sabemos que:
A 273 K e 1 atm, o volume de 1 mol de gás ocupa 22,4 L, ou seja:
Agora ficou bem fácil ! É só substituir: