Um gás está contido dentro de um cilindro com um pistão. Responda as perguntas a seguir:
É possível comprimir o gás através do pistão e ainda assim manter a temperatura do gás constante? Descreva uma maneira de fazer isso.
É possível comprimir o gás através do pistão e ainda assim manter a temperatura do gás constante? Descreva uma maneira de fazer isso.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um gás dentro de um cilindro com um pistão e a pergunta é: dá pra comprimir esse gás usando o pistão e, ao mesmo tempo, manter a temperatura do gás constante? Vamos usar os conceitos de termodinâmica, especificamente sobre processos isotérmicos, e ver como resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a Lei dos Gases Ideais, que é $ PV = nRT $. Nessa equação:
- $ P $ é a pressão,
- $ V $ é o volume,
- $ n $ é a quantidade de gás,
- $ R $ é a constante dos gases,
- $ T $ é a temperatura.
Como queremos manter a temperatura constante durante a compressão, a gente está falando de um processo isotérmico.
Passo 3
Em um processo isotérmico, a temperatura $ T $ não muda. Então, se a gente comprimir o gás (diminuir $ V $), a pressão $ P $ vai aumentar para manter a igualdade $ PV = nRT $. Mas a sacada é que, para manter $ T $ constante, o gás precisa trocar calor com o ambiente.
Passo 4
Como fazer isso na prática? Dá pra conectar o cilindro a um reservatório térmico, tipo uma parede que troca calor facilmente com o ambiente. Assim, quando você comprime o pistão, o calor gerado pelo aumento de pressão pode sair do gás para o reservatório, mantendo a temperatura estável.
Resposta
Sim, é possível comprimir o gás através do pistão mantendo a temperatura constante. Para isso, deve-se realizar a compressão de forma isotérmica, permitindo que o gás troque calor com o ambiente durante o processo.