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 0,02 m^3, quando calor na quantidade de 25 kJ é fornecido ao gás, aquecendoo e fazendo-o expandir até o volume de 0,05 m^3 à pressão constante (o peso é mantido sobre o pistão). Calcule:
(b) a variação de energia interna do sistema. (19kJ)

Passo 1

Beleza, a ideia é aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica (matéria: Termodinâmica básica). A questão diz: temos um gás num cilindro com pistão sem atrito, pressão externa constante de 200 kPa, volume inicial de 0,02 m³. Aí colocam 25 kJ de calor no sistema e o gás expande até 0,05 m³, ainda a 200 kPa. Você precisa achar a variação da energia interna, ΔU. Vamos usar que ΔU = Q − W e calcular o trabalho W feito pelo gás.

Passo 2

Calcular o trabalho W = integralVi^Vf P,dV = P,(Vf - Vi) de expansão a pressão constante.
Teoria: para um processo isobárico,
W = 200times10^3 ;Pa;times (0,05 - 0,02);m^3 = 200times10^3 times 0,03 = 6,000;J = 6;kJ
Aqui , , .
Então

Passo 3

Aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica:
De
A gente sabe que entrou De de calor e o gás fez de trabalho. Substituindo,

Resposta

A variação da energia interna do sistema é

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