Um pistâo confina
de
um volume de
. Dois experimentos são féitos.
a) O gas expande-se até
contra a pressâo constante de
.
b) O gás expande-se reversivelmente e isotermiacamente até o mesmo volume final. Que processo executa mais trabalho?
a) O gas expande-se até
b) O gás expande-se reversivelmente e isotermiacamente até o mesmo volume final. Que processo executa mais trabalho?
Passo 1
O enunciado fornece um gás ideal de argônio com
mol confinado inicialmente em
L e
K. Precisamos calcular o trabalho
realizado pelo gás nos dois processos e depois comparar:
- (a) expansão contra pressão externa constante
atm até L; - (b) expansão isotérmica reversível até o mesmo
.
Para isso usaremos a definição
e, no caso (b),
interna do gás ideal
.
Passo 2
No processo (a) a pressão externa é constante, logo
Substituindo
atm,
L e
L, obtemos
Convertendo para joules usando
,
Passo 3
No processo (b), expansão isotérmica reversível,
. Então
Calculando
em unidades de
tm:
Como
,
Convertendo para joules,
Passo 4
Comparando os valores absolutos do trabalho realizado pelo gás (positivo no sentido de trabalho pelo gás):
Como
, a expansão reversível isotérmica (processo b) realiza mais trabalho.
Resposta
O processo (b) executa mais trabalho.