1ª Lei da Termodinamica

Um recipiente cilíndrico, de área de secção reta de 0,100 m², contém 20,0 g de gás hélio. Esse recipiente contém um êmbolo que pode se mover sem atrito. Uma fonte fornece calor ao recipiente a uma taxa constante. Num determinado instante, o gás sofre a transformação termodinâmica representada no diagrama PV abaixo, e o êmbolo se move com velocidade constante v = 8,31 x 10–3 m/s. Considere que o gás hélio (calor específico molar a volume constante CV = 1,5 R) se comporta como um gás monoatômico ideal.

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MMHe = 4,00 g/mol; R = 8,31 J/mol.K

Depois de decorrido um intervalo de tempo de 25 s, analise as proposições a seguir e marque V ou F:

.A variação de temperatura do gás durante o processo foi ∆T = 50 K.
.O calor específico molar à pressão constante do hélio é CP = 2,5 R.
.A energia adicionada ao hélio sob a forma de calor durante o processo foi Q = 375 R
.A variação na energia interna do hélio durante o processo foi ∆Eint = 125 R.
.O trabalho realizado pelo hélio durante a transformação foi W = 250 R.

d = v.t
d = 8,31.10^(-3) . 25
d = 207,25.10^(-3) m

∆V = A.d
∆V = 20,725. 10^(-3) m³

W = p.∆V
W = 1.10^5 (20,725).10^(-3)
W = 2072,5J
W =~ 250R

∆U = (3/2)p∆V
∆U = (3/2)250R
∆U = 375R

n = m/M = 20/4 = 5 mol

∆U = QV
∆U = nCv∆T
375R = 5(1,5R)∆T
∆T = 50K

Cp - Cv = R (relação de Mayer)
Cp -1,5R = R
Cp = 2,5R

∆U = Q - W
375R = Q -250R
Q = 625R

a) V
b) V
c) F , Q = 625R
d) F ,  ∆U = 375R
e) V