Uma amostra contendo
de um gás ideal monoatômico (modelo do gás ideal) é expandida reversivelmente e isotermicamente a 300 K , passando de um volume inicial de
para
. Calcule o trabalho realizado pelo gás durante essa expansão.
Passo 1
O enunciado dá uma amostra de
mol de gás ideal monoatômico em expansão reversível e isotérmica a
K, de um volume inicial
d
até
d
. Precisamos calcular o trabalho
realizado pelo gás. Para um processo isotérmico reversível de gás ideal, usamos a lei dos gases ideais e a definição de trabalho mecânico:
Passo 2
Em um processo isotérmico, a pressão do gás a cada instante satisfaz
O trabalho realizado pelo gás ao expandir de
até
é
Passo 3
Calculamos o logaritmo adimensional:
Passo 4
Substituindo os valores (
o
¹):
Resposta
O trabalho realizado pelo gás durante a expansão isotérmica é aproximadamente