Questão F04 da 2ª fase da FUVEST 2024

Considere uma amostra de 2 mols de um gás monoatômico, em que cada átomo possui uma massa de aproximadamente 7 \times 10^{-24} gramas. O gás pode ser tratado como ideal.

a) Determine a massa total do gás na amostra, em gramas.

b) A energia interna da amostra a uma temperatura de 300\text{ K} é de 7500\text{ J}. Quanta energia é preciso transferir para a amostra para que sua temperatura atinja 400\text{ K}?

c) A descoberta de Einstein sobre a equivalência entre massa e energia é válida mesmo em fenômenos mais familiares, como o aquecimento de um fluido, embora, nesse caso, o efeito seja muito pequeno para ser perceptível. Nesse contexto, calcule a variação na massa da amostra de gás do enunciado quando ela experimenta um processo de expansão ao longo do qual recebe 13500\text{ J} de calor do entorno e realiza um trabalho de 4500\text{ J}.