Um gás ideal, de
igual a
.
, ocupa o volume de
, sob pressão de 3 bar e a
. O gás, então, expande-se até a pressão de 1 bar . Determine o volume e a temperatura finais do gás, o trabalho que ele realiza e o calor que recebe, a variação de energia interna e a de entalpia do gás, em cada um dos seguintes processos:
a expansão é isotérmica e quase-estática (
)
a expansão é isotérmica e quase-estática (
Passo 1
Temos um gás ideal com
que, num estado inicial, ocupa
a
e
. Ele se expande isotermicamente e quase–estaticamente até
. Queremos achar o volume final
, a temperatura final
, o trabalho
realizado pelo gás, o calor
recebido, a variação de energia interna
e a de entalpia
. Vamos usar a lei dos gases ideais, a 1ª lei da termodinâmica e as propriedades de um processo isotérmico reversível.
Passo 2
Calculamos a quantidade de substância
usando
com
,
,
e
.
Passo 3
Em uma expansão isotérmica de gás ideal temos
Passo 4
Como é reversível e isotérmico,
constante. Logo,
Passo 5
O trabalho realizado pelo gás num processo isotérmico reversível é
Logo,
Passo 6
Da 1ª lei,
. Como aqui
e
(isotérmico de gás ideal), temos
Passo 7
Para gás ideal,
e
, já que
.