Um sistema contém 100 mol de gás Hélio.
A temperatura inicial é 27°C.
O sistema é aquecido até que a temperatura atinja 400K. Sabe-se que o calor específico a pressão constante do Hélio é igual a, aproximadamente, 5 Runiversal/2.
O sistema é rígido e seu volume não muda.
Determine o calor recebido pelo sistema nesse processo.
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Sabe-se que
ResponderExcluirVfinal = Vinicial
Tinicial = 300 K
Para qualquer gás ideal: Cp - Cv = R
A variação da energia interna em processos a volume constante será dada pela integral de (Cv dT) entre Tinicial e Tfinal.
Para gases monoatômicos, como o Hélio, o calor específico (Cv e Cp) são constantes em uma ampla faixa de temperaturas.
Considerando que Cv = Cp - R
No caso Cv = (5/2) R - R = (3/2) R
então Cv = (3/2) 8,314 J/(mol K)
Como Cv neste caso é considerado constante, a variação de energia interna será:
(Ufinal - Uinicial) = Cv (Tfinal - Tinicial)
(Ufinal - Uinicial) = (3/2) 8,314 (400 - 300)
(Ufinal - Uinicial) = 1247,1 J = 1,247 kJ
Para determinar o calor recebido deve-se utilizar a Primeira Lei da Termodinâmica.
Para sistemas fechados,
Ufinal - Uinicial = Calor - Trabalho
No presente caso, o trabalho é nulo, pois o volume do sistema não varia, e não há outras interações envolvendo trabalho.
Calor = 1,247 kJ
(na convenção da Termodinâmica Clássica calor recebido é positivo).