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ID
1373494
Banca
CESGRANRIO
Órgão
Petrobras
Ano
2014
Provas
Disciplina
Engenharia Química e Química Industrial
Assuntos

Um mol de um gás ideal confinado é comprimido isotermicamente, a uma temperatura T, de forma abrupta, por uma pressão externa constante P até reduzir seu volume à metade do volume inicial, ficando em equilíbrio com a pressão externa ao final do processo.

Sendo R a constante dos gases, o trabalho de compressão deste gás é dado por:

Alternativas
Comentários
  • Como fazer?

  • Como ele não fala que a expansão é reversível:

    w = - P. (V2 - V1) - Equação 1

    V2 = V1/2

    P2 = 2 P1

    P1 = RT/V

    Substituindo todos os valores na equação 1, temos:

    w = RT

     

  • Discordo, para mim a resposta é a C.

    Não se pode usar essa fórmula pois a pressão não é constante.

    Utiliza-se P=NRT/V

    Para encontrar o trabalho: w = integral (PdV)

    o que dá: NRT (ln V2-lnV1)

    substituindo: NRTln(2)

     

     

     

  • Gilberto, o trabalho é realizado a Pext constante, então podemos usar a fórmula:

    W = - Pext * DV

    A pressão externa está em equilíbrio com o volume ao final da expansão, então podemos usar:

    Pv = RT, no caso, Pext * vf = R * T ==> vf = R * T / Pext

    O volume inicial é o dobro do volume final (o enunciado fala que o volume é reduzido à metade), então

    vi = 2 * vf = 2 * R * T / Pext

    Voltando ao cálculo do trabalho:

    W = -Pext * (vf - vi) = -Pext * ((R * T / Pext) - (2 * R * T / Pext)) = -Pext * (-R * T / Pext) = RT

  • Processos reversíveis é considerado que as mudanças do sistema são feitas INFINITESIMALMENTE em relação ao equilíbrio. Por isso o dw=-Pextdv , assume que P= pressão do gás (pq as mudanças de pressão são infinitesimais em relação ao equilíbrio) ai substituindo ficaria dw= -RT ln (t2/t1).
    Porém o texto diz que a compressão foi feita de forma abrupta, ou seja, houve as mudanças das variáveis de forma repentina provocando assim IRREVERSIBILIDADES. Em processos reais (irreversíveis) o cálculo do trabalho se resume a dw= -Pext.dv . Considerando Pext como sendo 2xP1 e substituindo os valores, é possível inferir que o trabalho realizado é RT.

  • A chave para resolver esse problema é a palavra "de forma abrupta", que indica um processo irreversível.

    *Transformação Isotérmica Reversível (Pext varia infinitesimalmente)

    W = n.R.T.ln(V2 / V1)

    *Transformação Isotérmica Irreversível (Pext = Cte)

    W = P.ΔV

    W = P (V2 - V1) ;  V1 = 2.V2

    W = - PV2

    como P = nRT/V

    W = - nRT (sinal negativo indica compressão)

  • Entendi a resolução da questão, porém em um primeiro momento coloquei V2 = V1/2 em vez de V1 = 2V2. Nisso, encontrei a resposta da letra B, que está errada. Por que não posso substituir V2 = V1/2? Alguém saberia me dizer?

  • Dennys,eu posso ajudar.

    Tudo depende da forma como vc escreve. Você tem duas situações, inicial e final.

    Inicial: P1*V1=RT (I)

    Final: P2*V2=RT, com P2=Pext, temos: Pext*V2=RT (I)

    Mas se V2 = V1/2, temos: Pext*V1/2=RT -> Pext*V1=2RT (II)

    Resolvendo, sabemos que o trabalho de compressão será:

    W= -Integral (PdV) = - Pext * (V2-V1)

    Aí é que está. Se você escolher substituir o V2 por V1/2, terá:

    W = -Pext*(V1/2-V1)=Pext*V1/2, e aí substituímos pela relação II:

    W = 2RT/2 = RT

    Se você escoher substituir o V1 por 2*V2, terá:

    W = -Pext*(V2-2*V2) = Pext*V2, e aí substituímos pela relação I:

    W = RT