Uma montagem pistão-cilindro contém
de gás nitrogênio à pressão de
, comportando-se como um gás ideal. Considerando que o gás sofre uma expansão isotérmica até um volume final de 5,5L contra uma pressão externa de
. Calcule:
a) 0 trabalho para realização do processo
b) A energia interna e o calor trocado no processo.
a) 0 trabalho para realização do processo
b) A energia interna e o calor trocado no processo.
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão isotérmica de
L de
inicialmente a
mmHg até
L, contra pressão externa constante de
mmHg. Como o gás se comporta como ideal e o processo é isotérmico, teremos
e o trabalho virá da pressão externa constante. Vamos calcular (a) o trabalho e (b)
e o calor
trocado.
Passo 2
Converter para unidades SI: volume em
e pressão em
.
Passo 3
Calcular o trabalho realizado pelo gás contra pressão constante externa:
Substituindo,
Passo 4
Em processo isotérmico de gás ideal, a temperatura não varia, logo
Passo 5
Pela primeira lei da termodinâmica,
Como
, segue que
Resposta
a)
b) e
b)