Calcule o valor do trabalho, quando uma substância expande seu volume de
para
, contra uma pressão externa constante de
. Expresse a resposta em: (a) litro-atmosfera; (b) joules.
Passo 1
O enunciado pede que a gente calcule o trabalho realizado quando uma substância expande seu volume de
para
contra uma pressão externa constante de
.
Dados explícitos:
Dados explícitos:
Perguntas: calcular o valor do trabalho em (a) litro-atmosfera e (b) joules.
Passo 2
Qual fórmula usar (e por quê): para um processo à pressão externa constante a expressão usual para o trabalho realizado pelo sistema sobre as redondezas é
Explicando essa fórmula passo a passo:
é o trabalho (energia transferida por força movendo uma fronteira),
é a pressão externa (constante aqui) e
é a variação de volume definida por
O sinal negativo vem da convenção de sinais em termodinâmica: quando o sistema se expande
ele realiza trabalho sobre o ambiente e
é negativo (o sistema perde energia na forma de trabalho). Se o sistema fosse comprimido
,
seria positivo (trabalho feito sobre o sistema).
Passo 3
Calcular a variação de volume
:
Portanto houve uma expansão de
(valor positivo).
Passo 4
Calcular o trabalho em litro-atmosfera usando a fórmula:
Interpretação: o trabalho é
, negativo porque o sistema se expandiu e fez trabalho sobre o ambiente.
Passo 5
Converter o resultado de
para joules. Primeiro a relação de conversão:
Multiplicando:
ou de forma mais direta e com menos risco de confusão decimal:
Agora convertemos o trabalho:
Fazendo a multiplicação:
(Se preferir notação científica:
.)
Conclusão física: o sistema realizou de trabalho sobre o ambiente, portanto seu
é
.
Conclusão física: o sistema realizou
Resposta
(a)
(b)
(b)