Dois litros de nitrogênio, a
e 5 atm de pressão, expande-se isotermicamente contra uma pressão constante de 1 atm , até que a pressão do gás seja também de 1 atm . Supondo que o
seja um gás ideal, quais são os valores de
e q para o processo?
Passo 1
Neste exercício temos 2 L de N
a 0 °C (273,15 K) e 5 atm que se expande isotermicamente contra pressão externa constante de 1 atm até que a pressão do gás seja 1 atm. Vamos usar a lei dos gases ideais, o conceito de trabalho em processo irreversível contra pressão constante e a primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Usamos a lei dos gases ideais para calcular o número de mols n do N
:
Passo 3
Como a expansão é contra pressão externa P
= 1 atm e permanece isotérmica, o volume final V
é
Passo 4
O trabalho realizado pelo gás contra pressão constante é dado por
Convertendo para joules sabendo que 1 L atm = 101,325 J:
Passo 5
Como é um processo isotérmico de gás ideal, temos
, logo
Finalmente, pela primeira lei da termodinâmica
, obtemos