Calcule o trabalho envolvido na expansão de um gás de 2,0 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{3} a 6,0 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{3} nas seguintes condições:
a) contra o vácuo (expansão livre)

Passo 1

O enunciado pede o trabalho envolvido na expansão de um gás de V_i = 2,0 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}^3 até V_f = 6,0 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}^3 em expansão livre (contra o vácuo). O conteúdo usado é o conceito de trabalho de pressão em termodinâmica:
W = \int_{V_i}^{V_f} p_{\text{ext}}\,dV.

Passo 2

Em expansão livre o gás se expande contra o vácuo, logo a pressão externa é zero:
p_{\text{ext}} = 0.
Substituindo em W,
W = \int_{V_i}^{V_f} 0 \,dV = 0.

Resposta

W = 0 J.

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