Considere
de um gás ideal, com
, a uma pressão inicial de
e temperatura inicial de
. Considerando que este gás se expande adiabaticamente contra uma pressão externa de
, até que seu volume triplique, determinar, para esta transformação, o calor, o trabalho, a temperatura final,
e
.
Passo 1
O enunciado trata de
mol de um gás ideal, com
J K
mol
(monotómico, logo
), inicialmente em
atm e
K. O gás se expande adiabaticamente e irreversivelmente contra pressão externa
atm até que
. Precisamos de calcular o calor
, o trabalho
, a temperatura final
, a variação de energia interna
e a variação de entalpia
. Vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica para processos irreversíveis e a equação de estado do gás ideal.
Passo 2
Como o processo é adiabático, não há troca de calor:
Passo 3
Calculamos o volume inicial
pela equação de estado
com
J mol
K
,
Pa e
K, resultando em
Como
, obtemos
Passo 4
O trabalho realizado pelo gás contra pressão constante externa é
com
Pa. Logo,
Passo 5
Pela Primeira Lei,
. Como
,
Por outro lado, para um gás ideal
de onde
Passo 6
A variação de entalpia é
onde
J K
mol
. Assim,
Resposta
q =
W =
W =