. Um sistema constituído por 0,32 mol de gás ideal monoatômico, com cV = 3R/2, ocupa um volume de 2,2 L sob a pressão de 2,4 atm, no estado do ponto A. Conforme a figura abaixo. O sistema efetua um ciclo constituído por 3 processos: AB = o gás é aquecido isobaricamente atingir o volume de 4,4 L no ponto B. BC = o gás é então resfriado isocoricamente até a pressão se reduzir a 1,2 atm em C. CD = o gás retorna ao estado no ponto A por meio de uma compressão isotérmica. Determine: a) A que temperatura corresponde os pontos A, B e C. b) Calcular o , o Q e ΔUinterna para cada processo.
Soluções para a tarefa
Oi!
Os três processos ocorridos no sistema, são:
I- Aquecimento isobarico do gás até atingir o volume de 4,4L no ponto B.
II-Resfriamento isocorico desse gás até alcançar a pressão de 1,2atm, ponto C.
III- Compressão isotérmica, possibilitando que o gás retorne ao estado do ponto A.
a) A que temperatura corresponde os pontos A, B e C.
As temperaturas serão determinadas pela equação
PV = nRT
--> O calor trocado equivale ás temperaturas inicial e final do processo.
--> Em III, a temperatura é constante, por consequência disso,
∆U = 0, o que significa dizer que o calor trocado = trabalho realizado.
De acordo com a equação dos gases ideais,
TA = TC = 201K,
TB = 402K
Em I):
w1 = Pe.t∆V
substituindo os valores:
w1 = 5,28L.atm
w1= 535J
--> CP = 5nR/2
Q1 = 1337J
∆U1 = Q1 – W1
∆U1 = 802J
Em II):
Q2:
Cv = 3nR/2
Q2 = TC – TB
Q2 = -802J,
Como nesse ponto o trabalho é zero:
Q2 = ∆U2 = -802J
II) vamos aos cálculo de W3 :
w = nRT ln
w3 = -371J
Mas, sabemos que
∆U3, Q3 = W3.
então,
W3 = -371J, Q3 = -371J
IV) A variação de energia interna é dada pela soma das grandezas calculadas nas etapas anteriores:
Wtotal = W1 + W2 + W3
Wtotal= 535J + 0 + (-371J)
Wtotal= 164J
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3
Qtotal =1337J + (-802J) + (-371J)
Qtotal = 164J
∆Utotal = ∆U1 + ∆U2 + ∆U3
∆Utotal = 802J + (-802J) + 0
∆Utotal = 0