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Expansao de gases

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Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Qui Jul 11 2013, 20:24

Um aluno resolveu pôr em prática o que havia aprendido sobre gases e a primeira lei da termodinâmica em sua escola. Chegando à sua casa, ele pegou um saco plástico de cor preta e o encheu com ar até a metade do seu volume; em seguida, vedou o saco de forma que não fosse permitida a troca de matéria entre o interior e o exterior do saco plástico. O aluno observou que, no início, nada tinha ocorrido, mas, após algumas horas, exposto ao sol, o saco plástico tinha o seu volume ocupado por completo.

Considerando que o saco plástico e o ar em seu interior formam o sistema observado e que o ar comporta-se como um gás ideal, o aluno descreveu as seguintes conclusões:

I – Antes de atingir o volume máximo do saco plástico, a variação da energia interna do sistema é nula.


O gabarito da questão diz que essa afirmativa é verdadeiro, mas eu nao entendo o porquê
como nao há variaçao de energia interna se o saco é preto e, portanto, absorve energia?


Gabarito comentado:

Vi em um site a questao comentada e o cara dizia o seguinte:
"I. Pelo enunciado, o volume do saco plástico começou a aumentar após certo tempo ou seja após o sistema entrar em equilíbrio térmico com o ambiente e, depois disso a temperatura permaneceu a mesma que o ambiente ou seja, constante  ---  se não houve variação de temperatura a energia interna do sistema permanece nula."

mas mesmo assim eu nao consigo entender, oq o cara ta dizendo é que se o saco tiver em equilibrio termico ele nao vai ter variaçao de energia interna o.o

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Re: Expansao de gases

Mensagem por Euclides em Qui Jul 11 2013, 20:30

Antes de atingir o volume máximo do saco plástico
antes de ser impedido de expandir, o gás recebe calor e o transforma em trabalho expandindo. A temperatura começa a subir depois de que não pode mais exercer trabalho contra o meio.

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Qui Jul 11 2013, 20:59

a temperatura do saco só aumenta quando o gás já estiver na sua expançao maxima?

mas ao receber calor p/ transformar em trabalho nao há variaçao de energia interna?

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Re: Expansao de gases

Mensagem por Euclides em Qui Jul 11 2013, 21:10

É claro que não é instantâneo,  mas . Se, enquanto ele pode expandir, trocar calor por trabalho  .

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Qui Jul 11 2013, 21:32

Hmm, entao a variaçao de energia interna é nula pq todo o calor é transformado em trabalho né?

Mas isso é uma regra? sempre ocorrerá a transformaçao integral de calor em trabalho, para só depois a temperatura interna aumentar? (quando nao for mais possivel converter calor em trabalho)

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Re: Expansao de gases

Mensagem por Euclides em Qui Jul 11 2013, 22:22

Não é uma regra. O meu raciocínio foi o seguinte:

1- o saco é colocado ao sol
2- recebe uma pequena quantidade de calor, a temperatura aumenta um pouco, com isso a pressão aumenta um pouco.
3- pressão aumenta, o volume expande. Expansão --> queda de pressão --> queda de temperatura

e tudo recomeça. Porém é um processo contínuo e não ocorre por etapas.

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Qui Jul 11 2013, 22:43

Entendi! Mas ainda assim to meio inseguro de dizer se aquela afirmaçao da questao é verdadeira ou falsa

como saber realmente se a variaçao da energia interna é zero? Na minha cabeça eu penso q poderia ter ocorrido uma leve alteraçao na temperatura e isso gera uma insegurança danada!!

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Sex Jul 12 2013, 22:53

Euclides, pode me tirar essa ultima duvida? se nao for te explorar demais..

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Re: Expansao de gases

Mensagem por Euclides em Sex Jul 12 2013, 22:57

Pensei sobre o assunto e ainda estou confuso. Realmente não tenho certeza.

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Sab Jul 13 2013, 10:51

Vlw Euclides, se vc está confuso é pq tem treta hahaha
perguntei para meus 2 professores de quimica do cursinho e um disse q achava q teria q aumentar (ele tava com pressa, n discutimos a questao) e a outra prof me enrolou e n falou coisa com coisa

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Re: Expansao de gases

Mensagem por Euclides em Sab Jul 13 2013, 13:14

Pensando com mais calma...

1) quando o saco é levado para fora ele possui um certo volume de ar. Se esse volume não é esmagado pela pressão atmosférica é porque a pressão interna é igual à externa.

2) um pouco depois o ar expande e o volume interno aumenta um tanto (sem forçar o saco). Novamente, se sustenta a pressão externa, a pressão interna ainda é igual à externa.

3) assim sucessivamente.

Nesse caso estamos diante de uma expansão isobárica. Assim



se os volumes são sucessivamente maiores, é forçoso que o mesmo se dê com as temperaturas. Conclusão: há variação da energia interna durante o processo.

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Re: Expansao de gases

Mensagem por tkueda em Sab Jul 13 2013, 17:08

Acho que essa questão nao devia estar em vestibular de ensino medio
nao sei oq pensar

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