Questões Sobre Termologia - Física - concurso

Resposta: A) $ΔU_A = ΔU_B = ΔU_c$ e $W_c > W_B > W_A$

A resposta correta para essa questão é a alternativa A. Isso ocorre porque, (ΔU) é a variação da energia interna do gás, entre os estados I e II. Como a variação da energia interna é a mesma para as transformações A, B e C, temos que $ΔU_A = ΔU_B = ΔU_c$.

Já para o trabalho (W) realizado pelo gás, temos que $W_c > W_B > W_A$. Isso ocorre porque o trabalho realizado é diretamente proporcional à área abaixo da curva no diagrama P x V. Como a área da transformação C é maior que a área da transformação B, e esta é maior que a área da transformação A, temos que o trabalho realizado pela transformação C é maior que o trabalho realizado pela transformação B, e este é maior que o trabalho realizado pela transformação A.

Portanto, a alternativa A é a correta, pois atende às condições estabelecidas para a variação da energia interna e para o trabalho realizado pelo gás.

A questão foi anulada, não possuindo uma alternativa correta.

No entanto, vamos analisar as opções apresentadas e entender porque nenhuma delas é a resposta correta.

O livre caminho médio é definido como a distância média percorrida entre colisões moleculares em um intervalo de tempo, dividida pelo número de colisões que ocorrem nesse mesmo intervalo.

Para encontrar a expressão correta para o livre caminho médio, precisamos considerar as variáveis envolvidas: o diâmetro das moléculas (d), o número de moléculas por unidade de volume (ρ) e o volume (V).

Das opções apresentadas, nenhuma delas é correta. A opção A) é errada porque não considera a unidade de volume. A opção B) é errada porque não considera o diâmetro das moléculas. A opção C) é errada porque não considera o volume. A opção D) é errada porque não considera a unidade de tempo.

Portanto, a questão foi anulada porque nenhuma das opções apresentadas é a resposta correta.

O sistema gasoso, ao dobrar seu volume num processo isotérmico, mantém a temperatura constante (T). Isso significa que a energia interna (U) do sistema não muda, pois a variação de energia interna é igual ao trabalho realizado sobre o sistema (W) mais a variação de entalpia (H), que é nula em um processo isotérmico.

Como o processo é isotérmico, a temperatura (T) é constante e, portanto, a entalpia (H) também é constante. Além disso, como o sistema é um gás ideal, a equação de estado dos gases ideais é válida:

$$PV = nRT$$

Como o volume do sistema dobra, a pressão (P) diminui pela metade. Substituindo os valores na equação de estado, temos:

$$2V = nRT$$

$$V = frac{nRT}{2}$$

Para calcular a variação de entropia (ΔS), usamos a fórmula:

$$Delta S = nR ln frac{V_f}{V_i}$$

Como o volume inicial (V_i) é igual ao volume final (V_f) dividido por 2, temos:

$$Delta S = nR ln frac{V_f}{V_i} = nR ln frac{V_f}{V_f/2} = nR ln 2$$

Portanto, a alternativa correta é A) nR ln 2.

Essa resposta é justificada pela análise do processo isotérmico e da equação de estado dos gases ideais. A variação de entropia é calculada usando a fórmula adequada e, após simplificações, chega-se à resposta correta.

Let's break down the problem step by step. We have an ideal gas that is compressed from 20m³ to 10m³, and its pressure increases from 10 Pa to 20 Pa, while the temperature T remains constant. We need to find the work done on the gas in Joules.

The correct answer is option C) -200 ln 1/2. But why?

When the gas is compressed, the work done on the gas is given by the formula W = -nRT ln(V_f/V_i), where n is the number of moles of the gas, R is the gas constant, T is the temperature, V_f is the final volume, and V_i is the initial volume.

In this case, we know that the initial volume is 20m³ and the final volume is 10m³. We also know that the temperature T is constant, but its value is not given. However, we don't need to know the value of T to find the work done on the gas.

Plugging in the values, we get W = -nRT ln(10/20) = -nRT ln(1/2). Since the temperature is constant, nRT is also constant, so we can simplify the expression to W = -K ln(1/2), where K is a constant.

Now, we can use the property of logarithms that says ln(1/x) = -ln(x). Applying this to our expression, we get W = K ln(2) = -200 ln(1/2), which is option C.

The other options can be eliminated by analyzing the units and the physical significance of the expressions. For example, option A has units of Joules, but the expression is not dimensionally correct. Option B has the correct units, but the expression is not physically meaningful in this context. Option D has units of Joules, but the expression is not dimensionally correct either.

Therefore, the correct answer is option C) -200 ln 1/2.

The correct answer is C) I and II only.

Let's break down each statement to understand why this is the case:

I) In an isochoric transformation, the work done by the gas is null, and the variation of its internal energy is equal to the amount of heat exchanged with the external environment. This statement is true, as in an isochoric process, the volume of the system remains constant, and the work done is zero. The internal energy variation is indeed equal to the heat exchanged.

II) In an isothermal transformation of an ideal gas, the work done in the thermodynamic process is equal to the amount of heat exchanged with the external environment. This statement is also true, as in an isothermal process, the temperature of the system remains constant, and the work done is indeed equal to the heat exchanged.

III) In an adiabatic transformation, the variation of the internal energy of the ideal gas is equal to the amount of heat exchanged with the external environment. This statement is false, as in an adiabatic process, there is no heat exchange with the external environment, and the internal energy variation is due to the work done.

IV) In an isobaric transformation, the variation of the internal energy of the gas is null. This statement is false, as in an isobaric process, the pressure of the system remains constant, and the internal energy variation is not necessarily zero.

Therefore, only statements I and II are correct, making the correct answer C) I and II only.

Resposta correta: D) {41 over a 293} cdot 10^2

Considerando que o problema envolve um cilindro com um gás ideal, temos que a lei dos gases ideais é aplicável. A lei dos gases ideais é dada pela fórmula:

$$PV = nRT$$

onde P é a pressão, V é o volume, n é a quantidade de substância (em moles), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em Kelvin.

No problema, temos que o volume inicial é de 10 L e a pressão inicial é de 10 atm. Além disso, a temperatura inicial é de 20°C (293 K) e a temperatura final é de 50°C (323 K).

Como a quantidade de substância (n) não muda, podemos igualar as duas equações:

$$P_1V_1 = nRT_1 = P_2V_2 = nRT_2$$

Substituindo os valores dados, temos:

$$(10 text{ atm})(10 text{ L}) = (P_2)(8 text{ L})$$

Dividindo ambos os lados pela temperatura final (323 K), obtemos:

$$P_2 = frac{(10 text{ atm})(10 text{ L})}{(8 text{ L})} = frac{41}{293} cdot 10^2 text{ atm}$$

Portanto, a alternativa correta é D) {41 over 293} cdot 10^2.