Analise os processos termodinâmicos abaixo e, para cada um, determine o sinal (positivo, negativo ou zero) para o calor (q), trabalho (w) e variação de energia interna (
). Justifique brevemente cada sinal.
Expansão isotérmica de um gás ideal contra o vácuo.
Expansão isotérmica de um gás ideal contra o vácuo.
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão isotérmica de um gás ideal contra o vácuo (expansão livre). O conteúdo usado será a primeira lei da termodinâmica, que diz que
onde
é o calor trocado pelo sistema e
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 2
No caso da expansão contra o vácuo não existe pressão externa atuando sobre o gás, logo não há trabalho de expansão. Portanto
.
Passo 3
Para um gás ideal a energia interna depende apenas da temperatura. Numa expansão isotérmica a temperatura não muda, logo
Passo 4
Aplicando a primeira lei
substituindo
e
obtemos
ou seja
Resposta
q
zero
w zero
zero
w