DISCURSIVA — Um recipiente com 3,0 mol de gás ideal monoatômico (? = 5/3) está inicialmente em T1 = 300 K e V1…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
DISCURSIVA — Um recipiente com 3,0 mol de gás ideal monoatômico (? = 5/3) está inicialmente em T1 = 300 K e V1 = 6,0×10?³ m³. O gás sofre compressão adiabática reversível até V2 = 2,0×10?³ m³; em seguida, ocorre resfriamento isocórico no volume V2 até que a pressão retorne ao valor inicial P1. Explique qualitativamente as variações de temperatura, pressão, trabalho e calor em cada etapa e calcule numericamente a variação total da energia interna ?U do gás entre o estado inicial e o final.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Etapa 1 — Compressão adiabática reversível (V1?V2): não há troca de calor (Q = 0). A pressão e a temperatura aumentam; trabalho W é positivo realizado sobre o gás e a energia interna U aumenta. T2 = T1·(V1/V2)^{?-1} com ?=5/3 ? T2 ˜ 300·3^{2/3} ˜ 624 K. Etapa 2 — Resfriamento isocórico (V2 constante) até P = P1: V constante ? W = 0; a pressão diminui até P1, portanto T diminui. Como P ? T (V constante), T3 = T2·(P1/P2). Calculando P1 = nRT1/V1 ˜ 3·8,314·300/6,0×10?³ ˜ 1,247×106 Pa; P2 ˜ 3·8,314·624/2,0×10?³ ˜ 7,782×106 Pa; assim T3 = 624·(1,247×106/7,782×106) ˜ 100 K. Variação total da energia interna: para gás monoatômico U = (3/2)nRT, logo ?U = (3/2)nR(T3-T1) = 1,5·3,0·8,314·(100-300) ˜ -7,48×10³ J. Interpretação: a compressão elevou U; o resfriamento removeu mais energia do que a compressão adicionou, resultando em ?U negativo (queda de ˜7,48 kJ).
Explicação
A explicação aborda claramente as duas etapas do processo termodinâmico, detalhando as variações de temperatura, pressão, trabalho e calor de forma coerente. A aplicação das equações de estado e a análise da energia interna do gás demonstram um entendimento profundo dos princípios da termodinâmica. Além disso, os cálculos realizados são consistentes e justificam a conclusão sobre a variação da energia interna, refletindo a dinâmica do sistema.
Raio-X da questão
gás ideal, compressão adiabática
avaliacao
gás ideal · compressão adiabática
Revisar as leis da termodinâmica e suas aplicações em processos adiabáticos e isocóricos.
O aluno pode confundir os conceitos de trabalho e calor, não diferenciando as trocas de energia nas etapas do processo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Discuta qualitativa e quantitativamente uma expansão adiabática reversível de um gás ideal monoatômico (? = 5/3). Dados…
- Considere 1,0 mol de um gás ideal inicialmente em T1 = 300 K e V1 = 0,100 m³ que é comprimido até V2 = 0,020 m³…
- Em um cilindro com êmbolo livre ligado a um gerador, contém n = 1,0 mol de gás ideal monoatômico (C_p = 5/2·R, C_v =…
- (Dissertativa) Considere 1,0 mol de gás ideal monoatômico (C_v = 3/2·R, C_p = 5/2·R) que realiza o ciclo em três passos…
- Considere 1,0 mol de gás ideal diatômico (? = 1,4, R = 8,31 J·mol?¹·K?¹) que sofre uma expansão adiabática reversível de…
- 2,00 mol de um gás diatômico (? = 1,40; Cv = 2,50·R) ocupam V1 = 0,0200 m³ a T1 = 300 K. O gás é comprimido…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog