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Um mol de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação isobárica. Inicialmente, o gás está a uma pressão de 5 23 10 N m e ocupa um volume de 3 38,3 10 m .− O gás recebe 3112,5 J de calor e se expande, ocupando um volume de 3 312,45 10 m .− Em relação ao exposto, assinale o que for correto.
Dado: R = constante dos gases = 8,3J / (mol K)
01) A temperatura inicial do gás é de 300 K.
02) O trabalho realizado pelo gás é de 1245 J.
04) A variação da energia interna do gás é de 1867,5 J.
08) A variação da temperatura do gás é de 150 K.
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Vamos analisar as afirmações uma a uma, usando as informações fornecidas. 1. Temperatura inicial do gás (01): A pressão \( P = 5 \times 10^3 \, \text{N/m}^2 \) e o volume inicial \( V_1 = 3,38 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 \). Usando a equação do gás ideal \( PV = nRT \): \[ T_1 = \frac{PV}{nR} = \frac{(5 \times 10^3)(3,38 \times 10^{-3})}{(1)(8,3)} \approx 203,5 \, \text{K} \] Portanto, a afirmação 01 está incorreta. 2. Trabalho realizado pelo gás (02): O trabalho \( W \) em uma transformação isobárica é dado por \( W = P \Delta V \). O volume final \( V_2 = 3,12 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 \), então: \[ \Delta V = V_2 - V_1 = 3,12 \times 10^{-3} - 3,38 \times 10^{-3} = -0,26 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 \] O trabalho é: \[ W = P \Delta V = (5 \times 10^3)(-0,26 \times 10^{-3}) = -1,3 \, \text{J} \] Portanto, a afirmação 02 está incorreta. 3. Variação da energia interna do gás (04): Para um gás ideal monoatômico, a variação da energia interna \( \Delta U \) é dada por \( \Delta U = nC_v \Delta T \), onde \( C_v = \frac{3}{2}R \). A variação de calor \( Q = 3112,5 \, \text{J} \) e a primeira lei da termodinâmica nos dá: \[ Q = \Delta U + W \implies \Delta U = Q - W \] Substituindo os valores: \[ \Delta U = 3112,5 - (-1,3) = 3113,8 \, \text{J} \] Portanto, a afirmação 04 está incorreta. 4. Variação da temperatura do gás (08): A variação da temperatura pode ser calculada pela relação \( \Delta U = nC_v \Delta T \): \[ \Delta U = nC_v \Delta T \implies \Delta T = \frac{\Delta U}{nC_v} = \frac{3113,8}{1 \cdot \frac{3}{2} \cdot 8,3} \approx 150 \, \text{K} \] Portanto, a afirmação 08 está correta. Resumindo: - A afirmação 01 está incorreta. - A afirmação 02 está incorreta. - A afirmação 04 está incorreta. - A afirmação 08 está correta.

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O ciclo de Carnot é um modelo teórico idealizado que serve como referência para processos termodinâmicos reversíveis, ou seja, processos que podem ser revertidos sem qualquer aumento na entropia do sistema ou do ambiente. Esse ciclo foi formulado em 1824 por Sadi Carnot e é composto por quatro etapas – duas isotérmicas e duas adiabáticas.
De acordo com o exposto, é correto afirmar que:
01) na primeira etapa isotérmica A B, o sistema realiza trabalho enquanto absorve uma quantidade Q1 de calor de uma fonte térmica à temperatura T1. Nesse estágio, a expansão ocorre de forma tão lenta que o gás permanece em equilíbrio térmico com a fonte de calor.
02) na etapa B C, o sistema passa por uma expansão adiabática. Aqui, ele continua a se expandir e realizar o trabalho, mas sem trocar calor com o ambiente. O gás se contrai até que sua temperatura atinja T2, que é menor que T1.
04) na etapa D A, o sistema passa por uma compressão adiabática até retornar ao seu estado inicial. Durante esse processo, o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, mas há troca de calor.
08) o rendimento é expresso em termos de temperaturas absolutas T1 e T2 das fontes quentes e frias, respectivamente.
16) independentemente do sentido do ciclo de Carnot, A B C D A    ou A D C B A    sempre representará uma máquina térmica quente.
32) a etapa C D é uma compressão isotérmica durante a qual o sistema cede calor Q2 para uma fonte fria à temperatura T2. O gás é comprimido lentamente, em equilíbrio térmico com a fonte fria.

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