Exercício 4 (EX3.5). Uma massa de 100 kg cai 3 m , resultando em um aumento de volume no cilindro de
. O peso e o pistão mantêm uma pressão manométrica de 100 kPa . Determine o trabalho líquido realizado pelo gás sobre a vizinhança. Desconsidere atrito.
Passo 1
O enunciado dá um cilindro com gás sob pistão, sobre o qual atua uma massa de
que, ao se deslocar, provoca um aumento de volume de
. A pressão manométrica (diferença entre pressão interna e atmosfera) é constante e igual a
. Queremos o trabalho líquido realizado pelo gás sobre a vizinhança em processo sem atrito.
Passo 2
Num processo praticamente estático a pressão externa sobre o gás é constante e igual à pressão manométrica
. O trabalho realizado pelo gás sobre a vizinhança é dado por
Como
é constante, isso reduz-se a
Passo 3
Substituindo os valores numéricos:
Passo 4
Calculando o trabalho:
Resposta
O trabalho líquido realizado pelo gás sobre a vizinhança é de
.