Cinemática

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Exercícios de Termodinâmica

(Fuvest 2023) Diversos processos na indústria de óleo e gás podem envolver misturas de gases a diferentes temperaturas. Um sistema isolado é composto por dois compartimentos de mesmo volume: o primeiro é ocupado por n 1 = 1 mols e o segundo é ocupado por n 2 = 2 mols de um gás ideal monoatômico. Inicialmente cada compartimento encontra-se em equilíbrio térmico, com temperatura T 1 = 4T e T 2 = T respectivamente, conforme mostra a figura al lado. A partir de certo instante, a parede que separa os compartimentos é removida e, após algum tempo, o sistema atinge uma nova temperatura de equilíbrio T m . Supondo que não há trabalho realizado após a remoção da parede, nem troca de calor entre o sistema e o ambiente externo, a temperatura de equilíbrio Tm , é dada por: Note e adote: A energia interna de um gás ideal monoatômico é dada por U = 3/2 nRT, sendo n o número de mols, R a constante universal dos gases ideais e T a temperatura absoluta. a) T b) 3T/2 c) 2T d) 5T/2 e) 4T

Resolução: Temos um sistema isolado com dois compartimentos iguais, cada um contendo um gás ideal diferente a temperaturas iniciais distintas. Ao remover a parede divisória, os gases se misturam e atingem uma temperatura de equilíbrio. Queremos encontrar essa temperatura de equilíbrio. Energia interna inicial: A energia interna total inicial é a soma das energias internas dos dois gases: Energia interna final: Após a mistura, temos um gás com n ₁ + n ₂ = 3 mol e temperatura Tm. A energia interna total final é: Conservação de energia: Em um sistema isolado, a energia interna se conserva: Alternativa correta: C

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