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Índice das aulas de física
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
Você
poderá
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todos
os
exercícios
resolvidos
da
1ª
fase
da
Fuvest
de
2007
a
2025, em um único volume.
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