Considere o sistema contendo um gás dentro de um cilindro. O cilindro possui um pistão onde pequenas massas são colocadas. A pressão inicial é 200 kPa , e o volume inicial do gás é
. Se um bico de Bunsen é colocado sob o cilindro o aquecendo, ocasionando um aumento no volume de gás para
enquanto a pressão é mantida constante. Calcule o trabalho feito pelo sistema durante esse processo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de trabalho em termodinâmica! O enunciado fala sobre um gás dentro de um cilindro com um pistão. A gente sabe a pressão inicial, o volume inicial e o volume final do gás após o aquecimento, e precisamos calcular o trabalho feito pelo sistema durante esse processo. Para isso, vamos usar a fórmula do trabalho em processos de pressão constante.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é trabalho em termodinâmica. Quando um gás se expande ou se comprime, ele pode fazer trabalho sobre o ambiente ou ter trabalho feito sobre ele. A fórmula para calcular o trabalho (
) quando a pressão (
) é constante é:
Onde
é a variação do volume.
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação do volume (
). Sabemos que o volume inicial (
) é de
e o volume final (
) é de
. Então:
Passo 4
Finalmente, vamos calcular o trabalho usando a pressão constante de
e a variação de volume que acabamos de encontrar:
Resposta
O trabalho feito pelo sistema durante esse processo é de 12 kJ.