Um gás ideal inicialmente a
e 3 atm contido num cilindro de 200 Litros é expandido a 400 L, Calcule o trabalho realizado no processo supondo
e
: expansão a pressão contante (
).
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um gás ideal que está inicialmente a 25°C e 3 atm, contido em um cilindro de 200 litros. Esse gás é expandido para 400 litros mantendo a pressão constante de 3 atm. Nosso objetivo é calcular o trabalho realizado nesse processo de expansão.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados a trabalho em processos de gás ideal, especificamente a expansão a pressão constante. Precisaremos das fórmulas que relacionam pressão, volume e trabalho, além de converter as unidades quando necessário.
Passo 2
Vamos identificar as variáveis fornecidas:
- Volume inicial,
litros - Volume final,
litros - Pressão constante,
atm
O trabalho realizado por um gás em uma expansão a pressão constante é dado pela fórmula:
onde
é a variação de volume.
Passo 3
Calculamos a variação de volume (
):
Passo 4
Agora, temos:
No entanto, para expressar o trabalho em joules (J), precisamos converter litros-atm para joules. Sabemos que:
Passo 5
Convertendo o trabalho para joules:
Resposta
O trabalho realizado durante a expansão a pressão constante é de aproximadamente
.