Question

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.

Answer 1

Olá!

Completando a pergunta:

". O sistema efetua um ciclo constituído por três processos:

1-O gás é aquecido isobaricamente até atingir o volume de 4,4L no ponto B.  

2-O gás é então resfriado isocoricamente até a pressão se reduzir a 1,2atm (ponto C).

3-O gás retorna ao estado do ponto A por meio de uma compressão isotérmica.

A que temperaturas correspondem os pontos A, B e C? Calcular W, Q e ∆U para cada processo e para todo ciclo. "

Cada temperatura pode ser determinada pela equação PV = nRT

O calor trocado em cada etapa e dado pela capacidade calorífica correspondente e pelas temperaturas inicial e final do processo. No processo 3, T é constante, então ∆U = 0; portanto, o calor trocado coincide com o trabalho realizado.

Calculo das temperaturas nos pontos A, B e C pela equação dos gases ideais.

TA = TC = 201K, TB = 402K

1. Na parte 1 do processo:

w1 = Pext∆V

w1 = 5,28L.atm = 535J

CP = 5nR/2

, Q1 = 1337J

∆U1 = Q1 – W1 = 802J

Na parte 2 do processo:

Q2:

Cv = 3nR/2

Q2 = TC – TB

 Q2 = -802J,

Nessa parte do processo o trabalho é zero, portanto

Q2 =  ∆U2 = -802J

3. Calcula-se W3 pela formula do trabalho isotérmico do gás ideal,

w = nRT ln$\frac{Va}{Vc}$

w3 = -371J

.Como ∆U3, Q3 = W3.  

W3 = -371J, Q3 = -371J

4. O trabalho efetuado no ciclo, o calor Q trocado e a variação de energia interna ∆U se determinam pela soma das grandezas calculadas nas etapas 2, 3 e 4.  

Wtotal = W1 + W2 + W3 = 535J + 0 + (-371J) = 164J

Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 =1337J + (-802J) + (-371J) = 164J

∆Utotal = ∆U1 + ∆U2 + ∆U3 = 802J + (-802J) + 0 = 0

Espero ter ajudado!