Um gás, expandindo-se de 10 para 16 litros, contra uma pressão constante de 1 atm, absorve uma quantidade de calor igual a 30 cal. Qual é a variação na energia interna do gás?
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz que um gás expande de 10 L para 16 L contra pressão constante de 1 atm e, durante isso, ele absorve 30 cal de calor. A pergunta é: qual a variação da energia interna do gás? O conteúdo que vamos usar é a Primeira Lei da Termodinâmica, que diz
onde
é o calor trocado e
é o trabalho realizado pelo gás. Também vamos precisar saber que trabalho a pressão constante é dado por
e transformar tudo para as mesmas unidades (calorias).
Passo 2
Primeiro, calcula a variação de volume:
Isso significa que, contra a pressão externa de 1 atm, o gás “empurrou” um deslocamento de 6 L.
Passo 3
Agora o trabalho
feito pelo gás a pressão constante:
Como a gente quer em calorias, lembra que
Então
e em calorias
Passo 4
Com
(absorveu calor) e
, aplicamos a Primeira Lei:
O sinal negativo mostra que a energia interna do gás diminuiu.