Física Termodinâmica e Ondas – Young e Freedman – 12 edição – Capítulo 19 – Problemas - 40.
(Cap 19 – Prob 40) A Figura 19.25 mostra o diagrama de uma expansão isotérmica de 1,50 mol de um gás ideal, a uma temperatura de . a) Qual é a variação da energia interna do gás? Explique. b) Calcule o trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás, e o calor absorvido (ou liberado) pelo gás durante a expansão.
Passo 1
E aí galera, de boa na lagoa?
Bora analisar mais uma questão juntos?
Sabemos que nossas variáveis alvo são a mudança na energia interna do gás, o trabalho realizado pelo gás e o calor absorvido pelo gás durante a expansão isotérmica.
Para calcular o trabalho realizado pelo gás em compressão isotérmica, podemos usar
O calor absorvido pode ser calculado pela primeira lei da equação da termodinâmica
Passo 2
Reorganizando, aqui vamos aplicar
Para qualquer processo de um gás ideal,
Para uma expansão isotérmica,
Temos que:
E
O nosso gráfico de expansão isotérmica de um gás ideal é
Passo 3
- A energia interna de um gás ideal depende apenas de sua temperatura. Commo o processo é uma expansão isotérmica, a variação da energia interna do gás é:
- E o trabalho realizado é pelo g´´as ideal na expansão isotérmica é
Desde que .
Passo 4
Como , o trabalho então é feito pelo gás.
Pela primeira lei da termodinâmica o calor absorvido pelo gás durante a expansão isotérmica é
Desde que:
Como , então o calor flui para o gás.
Obs.: Quando o volume aumenta, é positivo.
Resposta
- e