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Termodinâmica - teoria

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Termodinâmica - teoria Empty Termodinâmica - teoria

Mensagem por Ada Augusta Qui 25 Abr 2024, 23:48

Verifique as afirmativas abaixo:

I. Se um gás pode evoluir do estado A ao estado B por três caminhos diferentes, o calor trocado
pelo gás depende do caminho seguido pelo gás no percurso AB, sendo tão maior quanto menor
for o trabalho realizado pelo gás;

II. Numa mistura de gases em equilíbrio térmico, terá maior energia cinética média as moléculas dos
gases que tiverem maior massa molecular;

III. Volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contém o
mesmo número de moléculas

Gab.: 
I. F
II.  F
III. V


Alguém pode me justificar esse gabarito, por favor?
Ada Augusta
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Termodinâmica - teoria Empty Re: Termodinâmica - teoria

Mensagem por Marcuslevy Sex 26 Abr 2024, 11:13

Afirmação 1: A primeira Lei da Termodinâmica nos diz que [latex]\Delta U = Q - T[/latex], sendo [latex]Q[/latex] o calor trocado com o meio e [latex]T[/latex] o trabalho realizado pelo gás. Quando trabalhamos com os gráficos Pressão x Volume conseguimos ver que o gás realiza diferentes trabalhos a depender do "caminho" que ele segue. De fato, para dois estados termodinâmicos A e B, independente do "caminho" seguido pelo gás a variação da energia interna do sistema é a mesma. Logo, para um maior trabalho teremos que ter uma maior troca de calor com o meio. Quanto menor o trabalho [latex]T[/latex], menor será o calor [latex]Q[/latex] (não maior como diz a afirmação). Exemplo: Se [latex]\Delta U=500J[/latex] realizando um trabalho de [latex]500 J[/latex] então o calor [latex]Q[/latex] deve ser [latex]Q=1000J[/latex]. Porém, se por outro "caminho" o gás realizou um trabalho [latex]T=250J[/latex], então [latex]Q=750J[/latex].

Afirmação 2:  Pela primeira Lei da Termodinâmica temos que [latex]\Delta U = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot \Delta T[/latex] sendo  [latex]n[/latex] o número de mol (massa da matéria/ massa molar). Logo, quanto maior a massa molar da substância menor será a variação da energia interna. Lembre-se que a energia interna de um gás é a medida da energia cinética média de todas as suas partículas.



Afirmação 3: Pela equação da Clapeyron temos que [latex]P \cdot V = n \cdot R \cdot T[/latex]. Se a pressão P, o volume V e a temperatura T são os mesmos para os dois gases, então temos que [latex]n=\frac{P \cdot V}{R \cdot T}[/latex]. Ou seja, o número de mol é o mesmo para os dois gases, logo terão o mesmo número de moléculas. O número de moléculas é igual ao produto do número de mols [latex]n[/latex] pela constante de Avogrado.


Marcuslevy
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Mensagem por Ada Augusta Sex 26 Abr 2024, 11:45

Entendi as outras, mas essa parte dos diferentes tipos de massa ou quantidade mols/moléculas em gases é bem confusa. A massa molecular é a soma das massas molares do gás, não é? Por isso, se n = m/M, quanto maior M, menor n, logo menor será a variação de energia interna, certo?
Você teria algum material bom que deixe claro essas diferenças? Se quiser e puder, também pode me escrever. Desde já, muito obrigada pela resposta!
Ada Augusta
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Mensagem por Marcuslevy Sex 26 Abr 2024, 12:45

Vou tentar explicar de uma maneira mais prática. Imagine que tenhamos um recipiente com dois gases A e B. A questão nos diz que os gases estão em equilíbrio térmico, ou seja, eles possuem a mesma temperatura. Como citei, a energia interna de um gás é dada como [latex]\Delta U= \frac{3}{2} n\cdot R \cdot T[/latex], sendo [latex]R[/latex] a constante universal dos gases. Até aqui ok? Você obtém o número de mol dividindo a massa de cada um dos gases presentes no recipiente pelas suas respectivas massas molares. Os gases A e B são distintos, logo eles possuem massas molares distintas.

Aqui entra um ponto que não me atentei quando respondi a sua pergunta: a questão não nos diz nada à respeito das massas dos gases. Se no recipiente nós assumirmos que existem massas iguais de A e B (vamos denotar por M), o número de mol vai ser maior para o gás que possuir a menor massa molar, logo terá a maior energia interna.

Se estivéssemos trabalhando com [latex]CO_2[/latex] ([latex]44g/mol[/latex]) como o gas A e com [latex]O_2[/latex] ([latex]32g/mol[/latex]) sendo o gás B, percebe que o número de mol do [latex]O_2[/latex] vai ser maior?





[latex]n_A=\frac{M}{44}[/latex]   [latex]n_B=\frac{M}{32}[/latex]


Novamente, a informação sobre as massas dos gases não ficou clara. Mas, considerando que as massas sejam iguais, o gás que possuir a menor massa molar terá a maior energia interna.

Se alguém puder ajudar a esclarecer eu agradeço.
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Marcuslevy
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Mensagem por Marcuslevy Sex 26 Abr 2024, 12:49

Eu tentei te enviar uma mensagem privada mas não sei se deu certo, mas fica aqui a minha sugestão.

Existem uma coleção de livros de química da autora Martha Reis que possuem uma linguagem clara e acessível. Você irá encontrar a teoria envolvendo gases e misturas gasosas no volume 2 dessa coleção. Através desse link você consegue fazer o download.

Library Genesis: Martha Reis Marques da Fonseca - Química (libgen.is)

Este não é um livro para aprofundamento, mas sim um livro para fazer uma excelente base para pessoas que possuem dificuldades como você.

Marcuslevy
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Mensagem por Ada Augusta Sex 26 Abr 2024, 15:01

A massa molecular é quase o mesmo que a massa molar. A diferença, na realidade, é que a massa molecular é dada em unidade de massa atômica (u.m.a ou u) e a massa molar é dada em g/mol. Vale lembrar também que 1 u = 1,6.10⁻²⁷ kg. Além disso, a energia que a afirmativa se refere é especificamente a energia cinética média de cada partícula, que é dada por:

Termodinâmica - teoria Gif

Você pode ver mais sobre nessa imagem aqui:
Termodinâmica - teoria Energia+Cin%C3%A9tica+m%C3%A9dia+por+mol%C3%A9cula+do+g%C3%A1s


Assim, podemos perceber que a energia cinética média de cada partícula depende somente da temperatura, dado que o sistema está em equilíbrio térmico, a afirmativa está incorreta.

A respeito da sua mensagem, eu vi sim. Muito obrigada pela ajuda e recomendação, Marcus.
Ada Augusta
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