Um gás ideal está inicialmente a temperatura de
e a pressão de 2 atm ocupando um volume de 4 litros. Após uma expansão isotérmica o gás atinge a pressão de 1 atm e dobra seu volume. Qual é o valor do calor envolvido no processo?
Passo 1
Resumo do enunciado: Temos um gás ideal inicialmente a 20 °C (T=293 K), pressão P₁=2 atm e volume V₁=4 L. Ele se expande isotermicamente até P₂=1 atm e V₂=8 L (dobrou de volume). Queremos o calor Q trocado nesse processo.
Conteúdo: gases ideais e processo isotérmico (Termodinâmica, 1ª lei).
O que precisamos:
Conteúdo: gases ideais e processo isotérmico (Termodinâmica, 1ª lei).
O que precisamos:
- Equação de estado dos gases ideais,
. - Trabalho em processo isotérmico,
. - Para isotérmico:
, logo .
Passo 2
Primeiro, achamos a quantidade de mols
usando
Usando
,
,
e
:
Passo 3
Em processo isotérmico,
, então pela 1ª lei
.
O trabalho é
O trabalho é
Calculando:
Logo o calor trocado é
.