Um gás ideal passa por uma expansão contra uma pressão constante de 1.0 bar. As condições inicias são:
bar e 273 K . Condições finais:
bar e 273 K . Calcular w.
Passo 1
O enunciado pede para calcular
(o trabalho) para uma expansão do gás contra pressão constante. Dados fornecidos:
(volume inicial)
(volume final)
(pressão externa constante)
e
(temperatura inicial e final, iguais)
O que se pede: calcular o trabalho realizado durante essa expansão.
O que se pede: calcular o trabalho
Passo 2
Conceito e fórmula fundamental (explicadinha): quando a pressão externa é constante, o trabalho realizado pelo sistema ao expandir de
para
é dado por
Como
é constante, a integral vira multiplicação. A convenção de sinais que usamos é a usual em termodinâmica química:
quando o sistema realiza trabalho sobre o entorno (expansão), e
quando o entorno faz trabalho sobre o sistema (compressão). Então, para pressão constante:
Passo 3
Calcular a variação de volume
. Substituindo os valores:
Passo 4
Converter a pressão para unidades SI (Pascal) para obter
em joules. Lembre que
. Portanto
Passo 5
Aplicar a fórmula com as unidades SI:
Como
, temos
Passo 6
Converter o resultado para quilojoules (mais prático):
. Então
Passo 7
Interpretação rápida e dica para a prova: o sinal negativo indica que o gás realizou trabalho de
sobre o entorno durante a expansão. Uma forma rápida de lembrar sem converter tudo para SI é usar que
; aqui
.