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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
________________________________________________________________________________________________________ Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 21 – A Teoria Cinética dos Gases
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HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 1996.
FÍSICA 2
CAPÍTULO 21 - A TEORIA CINÉTICA DOS GASES
68. Suponha que 4,00 moles de um gás ideal diatômico, cujas moléculas estejam em rotação sem
oscilar, sofrem um aumento de temperatura de 60,0 K à pressão constante. (a) Quanto calor foi transferido para o gás? (b) Em quanto aumentou a energia interna do gás? (c) Quanto trabalho foi realizado pelo gás? (d) Qual foi o aumento na energia interna translacional nas moléculas do gás? (Pág. 230)
Solução. O processo termodinâmico pode ser representado pelo seguinte gráfico pV:
(a) O calor transferido á pressão constante é Qp, sendo que um gás ideal diatômico incapaz de oscilar possui Cp = 7/2 R. Logo:
( ) ( )( )( )07 7 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 6.983,76 J2 2p pQ nC T n R T T = ∆ = − = =
6,98 kJpQ ≈
(b)
int7 52 2p p pE Q W Q p V Q nR T nR T nR T nR T∆ = − = − ∆ = − ∆ = ∆ − ∆ = ∆
( )( )( )int5 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 4.988,4 J2
E∆ = =
int 4,99 kJE∆ ≈
(c) ( )( )( )4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 1.995,36 JW p V nR T= ∆ = ∆ = =
2,00 kJW ≈ (d) A variação da energia interna de um gás ideal diatômico incapaz de oscilar é a soma das variações das energias interna translacional e rotacional ∆Eint, transl e rotacional ∆Eint, rot. int int, transl int, rotE E E∆ = ∆ + ∆
int3 22 2
E nR T nR T∆ = ∆ + ∆
p
p0
VT0
T1
Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
________________________________________________________________________________________________________ Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 21 – A Teoria Cinética dos Gases
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A parcela associada à variação da energia cinética translacional é 3/2 nR∆T.
( )( )( )int, transl3 3 4,00 moles 8,314 J/K.mol 60,0 K 2.993,04 J2 2
E nR T∆ = ∆ = =
int, transl 2,99 kJE∆ ≈