Question

A resolução dessas questões, por gentileza :)
Não tô consigo resolver :(
Abraço!

Answer 1

1°) Uma amostra de 10 mols de $0_{2}$ ocupa o mesmo volume que uma certa quantidade de gás Hélio, que está a uma temperatura de 573ºC e suporta uma pressão de 5 atm. Sabendo que a amostra de oxigênio suporta uma pressão de 10atm e está a uma temperatura de 150°C, determine a quantidade de mols na amostra de gás Helio:

Pela Equação de Clapeyron, tem-se que: P . V = n . R . T. Sendo: P = pressão; V = volume; n = n° de mols do gás; R = constante dos gases perfeitos; T = temperatura (dada em Kelvin). Lembre-se que: K = ºC + 273, aproximadamente.

$V = \frac{n . R . T}{P}$

$\frac{10 . R . (150 + 273)}{10} = \frac{x . R . (573 + 273)}{5}$

Cancela-se o R nos dois lados, pois é um fator em comum.

$\frac{10 . (150 + 273)}{10} = \frac{x . (573 + 273)}{5}$

$150 + 273 = \frac{846x}{5}$

$423 . 5 = 846x$

$x = \frac{2115}{846}$

$x = 2,5$ mols de He.

2°) No gráfico a seguir temos um diagrama p-V para uma certa transformação gasosa. De acordo com o gráfico, determine:

A)

$\frac{P_{1} . V_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2} . V_{2}}{T_{2}}$

$\frac{4 . 1}{T_{1}} = \frac{1 . 4}{T_{2}}$

$\frac{4}{T_{1}} = \frac{4}{T_{2}}$

$4T_{2} = 4T_{1}$

$T_{2} = T_{1}$

Não há variação na temperatura do corpo entre os pontos A e C. Você pode verificar isso traçando uma linha reta entre esses dois pontos: tratar-se-á de uma transformação ISOTÉRMICA.

B)

Tomando o gás como um monoatômico ideal (a questão não informa a atomicidade do gás) e U = energia interna do gás, tem-se que:

$U_{A} = \frac{3}{2}P.V$

$U_{A} = \frac{3}{2}.4.1$

$U_{A} = \frac{3}{2}.4$

$U_{A} = 3 . 2$

$U_{A} = 6$

Para $U_{C}$:

$U_{C} = \frac{3}{2}P.V$

$U_{C} = \frac{3}{2}.1.4$

$U_{C} = \frac{3}{2}.4$

$U_{C} = 3.2$

$U_{C} = 6$

Já era possível prever, a partir da alternativa A, esse resultado. Se não há variação na temperatura do gás no início e no final da transformação, também não há variação na sua energia interna.

C)

Na transformação A-B:

Q = W + ΔU

Q = P . ΔV + $U_{B} - U_{A}$

Q = 4 . (4 - 1) + $\frac{3}{2}.4.4 -6$

Q = 4 . 3 + $3 . 2 . 4 - 6$

Q = 12 + $24 - 6$

Q = 12 + 18

Q = 30 joules (o gás recebeu calor do meio).

Na transformação B-C (a transformação é isovolumétrica, logo o gás não sofre ou realiza trabalho):

Q = ΔU

Q = $U_{C} - U_{B}$

Q = 6 - 24

Q = - 18 joules (o gás cedeu calor ao meio).

D)

Como há uma expansão (o volume aumenta) o gás realizou trabalho sobre o meio.

3°) Considere uma máquina térmica que opera de acordo com o ciclo de Carnot. A fonte quente desta máquina opera a uma temperatura de 27°C e retira desta mesma fonte 200 cal de calor por ciclo. Se a máquina possui um rendimento de 40%, determine:

A)

A máquina tem um rendimento de 40%, logo ela rejeitará para a fonte fria um calor total de (200 . 4) . 0,6 = 800 . 0,6 = 480 joules.

B)

$R = 1 -\frac{TF}{TQ}$

$0,4 = 1-\frac{TF}{(27 + 273)}$

$0,4 - 1 =- \frac{TF}{300}$

- 0,6 = $-\frac{TF}{300}$ . (-1)

0,6 = $\frac{TF}{300}$

TF = 300 . 0,6

TF = 180K ou -94°C.

4°) Julgue as afirmativas a seguir como verdadeiras ou falsas;

I. Verdadeira, a 2° Lei da Termodinâmica é explícita quando à tendência de aumento da entropia de qualquer sistema isolado até que, por fim, ela atinja um valor máximo. O zero absoluto, por sua vez, refere-se a uma situação no qual a entropia do sistema é zero. Embora a 2° Lei da Termodinâmica possa explicar a impossibilidade de se atingir o zero absoluto, esse relação é melhor trabalhada pela 3° Lei da Termodinâmica.

II. Falsa. Não há trocas de calor em uma transformação adiabática.

III. Falsa, a relação está trocada. O fluxo de calor, de forma espontânea, é sempre do corpo de maior temperantura para um de menor temperatura. Para que haja a transferência de calor de uma fonte fria para uma fonte quente (como é o caso dos frigoríficos) é necessário ceder energia, o que torna isso uma relação não-espontânea.

IV. Verdadeira.

V. Verdadeira.

VI. Veridadeira.

VII. Falso, as máquinas térmicas convertem energia térmica em energia mecânica, não o contrário.

VIII. Falso, visto que motores térmicos realizam esse processo: transformam energia térmica em cinética;

IX. Falso, as máquinas frigoríficas utilizam processos não-espotâneos para retirar calor da fonte fria e cede-lo para a fonte quente.

5°) Na imagem temos a representação de um ciclo para o funcionamento de uma máquina térmica. Sabendo que a máquina opera retirando 8 cal de calor da fonte quente, determine:

A) Não. O ciclo de Carnot é composto por duas transformações isotérmicas e duas transformaçõe adiabáticas. O ciclo representado possui duas transformações isovolumétricas e duas transformações isobáricas.

B) O trabalho é dado pela área do quadrilátero: (10-4) . (5 - 2) = 6 . 3 = 18 joules.

C) O calor cedido para a fonte fria é equivalente à (8 . 4) - 18 = 32 - 18 = 14 joules.