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Química

ITA 2005 Química — Questão 6

Um cilindro provido de um pistão móvel, que se desloca sem atrito, contém 3,2 g de gás hélio que ocupa um volume de 19,0 L sob pressão 1,2×105 N m−21{,}2 \times 10^{5}\ \mathrm{N\ m^{-2}}. Mantendo a pressão constante, a temperatura do gás é diminuída de 15 K e o volume ocupado pelo gás diminui para 18,2 L. Sabendo que a capacidade calorífica molar do gás hélio à pressão constante é igual a 20,8 J K−1 mol−120{,}8\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}}, a variação da energia interna neste sistema é aproximadamente igual a

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Gabarito do ITA 2005 Química, questão 6: alternativa D

−0,15 kJ-0{,}15\ \mathrm{kJ}.

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você separa calor a pressão constante (ΔH) de energia interna (ΔU) e acerta os sinais da primeira lei.

Por onde começar · passo 1 de 5

Conte os mols de hélio

Quantos mols há em 3,2 g de He?

Hélio é monoatômico, M=4M = 4 g/mol: n=3,2/4=0,8n = 3{,}2/4 = 0{,}8 mol.

A armadilha

Parar no calor nCpΔT ≈ −250 J é confundir ΔU com ΔH (B). Somar trabalho e calor com o sinal trocado dá ≈ −346 J (A). Ficar só com o trabalho PΔV ≈ −96 J leva à E.

Quem cai nela marca A, B, E.

-200J-150J-100J-50J0J-250-96-154
Q = ΔH (nCpΔT)
W do gás (PΔV)
ΔU = Q − W
O gás perde 250 J de calor, mas recebe 96 J de trabalho na compressão: ΔU fica em ≈ −154 J.

Na resolução completa vêm os outros 4 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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