Um recipiente de paredes rígidas adiabáticas contém dois compartimentos, um dos quais contém um gás ideal enquanto o outro está evacuado. A separação entre os compartimentos é, então, removida, e o gás se expande até um novo estado de equilíbrio, ocupando agora todo o recipiente. Um de seus colegas, ao analisar o processo, fez as seguintes afirmações:

I) não há realização de trabalho nesse processo;

II) como as paredes são adiabáticas, o calor trocado no processo é zero;

III) se fizéssemos esse experimento com um gás ideal e medíssemos as temperaturas antes e depois do processo, os valores seriam os mesmos.

Você diria que:
a.
estão todas corretas

b.
apenas a II e a III estão corretas

c.
apenas a II está correta

d.
nenhuma está correta

e.
apenas a I e a II estão corretas

Question

Um recipiente de paredes rígidas adiabáticas contém dois compartimentos, um dos quais contém um gás ideal enquanto o outro está evacuado. A separação entre os compartimentos é, então, removida, e o gás se expande até um novo estado de equilíbrio, ocupando agora todo o recipiente. Um de seus colegas, ao analisar o processo, fez as seguintes afirmações:

I) não há realização de trabalho nesse processo;

II) como as paredes são adiabáticas, o calor trocado no processo é zero;

III) se fizéssemos esse experimento com um gás ideal e medíssemos as temperaturas antes e depois do processo, os valores seriam os mesmos.

Você diria que:
a.
estão todas corretas

b.
apenas a II e a III estão corretas

c.
apenas a II está correta

d.
nenhuma está correta

e.
apenas a I e a II estão corretas

Accepted Answer

Vamos analisar cada afirmação individualmente para determinar a correta:

I) **Não há realização de trabalho nesse processo.** Esta afirmação é verdadeira. No caso de uma expansão livre (expansão contra um vácuo), não há força externa aplicada ao gás durante a expansão. Como o trabalho ($W$) é definido como $W = F \cdot d$, onde $F$ é a força e $d$ é o deslocamento, e considerando que não há força resistente à expansão do gás, o trabalho realizado pelo gás durante essa expansão é zero.

II) **Como as paredes são adiabáticas, o calor trocado no processo é zero.** Esta afirmação também é verdadeira. Paredes adiabáticas são aquelas que não permitem a transferência de calor. Portanto, por definição, não há troca de calor ($Q = 0$) com o ambiente externo durante o processo.

III) **Se fizéssemos esse experimento com um gás ideal e medíssemos as temperaturas antes e depois do processo, os valores seriam os mesmos.** Esta afirmação é verdadeira para um gás ideal em uma expansão livre. Para um gás ideal, a temperatura depende apenas da energia interna, que, por sua vez, depende do número de moles ($n$), da constante dos gases ($R$) e da temperatura ($T$). A energia interna de um gás ideal é dada por $U = \frac{3}{2}nRT$ (considerando um gás monoatômico para simplificação). Como não há trabalho realizado sobre o sistema nem troca de calor com o ambiente (processo adiabático), a energia interna do sistema permanece constante, e, portanto, a temperatura do gás ideal também permanece constante após a expansão livre.

Portanto, a resposta correta é:

a. estão todas corretas