Um gás é contido em um cilindro dotado de um pistão que pode se mover sem atrito. Um peso colocado sobre o pistão garante uma pressão total exercida sobreo gás de 200 kPa . Inicialmente, o gás ocupa o volume de
, quando calor na quantidade de 25 kJ é fornecido ao gás, aquecendoo e fazendo-o expandir até o volume de
à pressão constante (o peso é mantido sobre o pistão). Calcule:
(a) o trabalho exercido pelo gás sobre as vizinhanças. (-6kJ)
(a) o trabalho exercido pelo gás sobre as vizinhanças. (-6kJ)
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz o seguinte: a gente tem um gás num cilindro com um pistão livre, e um peso garante que a pressão dele fique sempre em 200 kPa. No início o volume é 0,02 m³. Aí você dá 25 kJ de calor, ele esquenta, se expande até 0,05 m³ mantendo a pressão constante. A pergunta (a) é: qual o trabalho que o gás faz sobre as vizinhanças?
Matéria: Termodinâmica – trabalho em processo isobárico.
O que precisamos: a fórmula do trabalho em pressão constante, que é
Matéria: Termodinâmica – trabalho em processo isobárico.
O que precisamos: a fórmula do trabalho em pressão constante, que é
Passo 2
Primeiro a gente calcula a variação de volume:
Passo 3
Em processo isobárico (pressão constante) o trabalho de expansão é
Só que cuidado com as unidades: 200 kPa = 200 000 Pa. Então
Passo 4
Como o gás se expande, ele “entrega” energia na forma de trabalho para o entorno. Na convenção do primeiro princípio da termodinâmica (onde trabalho positivo é o que entra no sistema), esse trabalho sai do sistema, ou seja, aparece com sinal negativo.