Calcule o trabalho realizado quando
de gás ideal se expande reversivelmente de de
para 10 L , a 298 K . Em seguida, calcule a quantidade de trabalho, se a expansão for irreversível, contra uma pressão externa constante igual a
. Compare os valores obtidos.
Passo 1
O enunciado pede o trabalho realizado por
mol de gás ideal numa expansão isotérmica a
K de
L até
L em duas situações:
. Expansão reversível.
. Expansão irreversível contra pressão externa constante
atm.
Vamos usar a lei dos gases ideais , a definição de trabalho
e conversão
tm
J.
Vamos usar a lei dos gases ideais
Passo 2
Para a expansão reversível o gás está sempre em equilíbrio, então
e
Passo 3
Substituindo
mol,
t
o,
K,
L e
L:
Convertendo para joules:
Passo 4
Na expansão irreversível contra
atm,
é constante, logo
Convertendo:
Passo 5
Comparando, vemos que
kJ é bem maior que
kJ, pois na expansão reversível o gás “faz mais trabalho” ao empurrar gradualmente contra sua própria pressão.