Imagine um sistema constituído por
de
, considerado como um gás perfeito, a
, confinado num cilindro de seção reta uniforme de
. O gás se expande adiabática e irreversivelmente contra uma pressão constante de
. Calcular w,
, quando o pistão se desloca 20 cm . Admitir, para este gás,
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão adiabática irreversível de
mol de
(gás ideal) a
K, contra pressão externa constante
atm. O gás está confinado num cilindro de área da seção reta
cm
e o pistão desloca-se
cm. Vamos calcular o trabalho
, o calor
,
,
e
usando:
– Trabalho em pressão constante externa: .
– Adiabática: .
– Primeira Lei: .
– Gás ideal: ,
, com
J K
mol
e
J K
mol
.
– Trabalho em pressão constante externa:
– Adiabática:
– Primeira Lei:
– Gás ideal:
Passo 2
Calcular o volume deslocado pelo pistão:
Como
m
e
m,
Passo 3
O trabalho realizado pelo gás é
Convertendo
atm em pascal (
Pa),
Passo 4
Como a transformação é adiabática,
e pela primeira lei da termodinâmica
Passo 5
Para encontrar
, usamos
. Primeiro calculamos
Como
mol,
Passo 6
Finalmente, para
usamos
: