Uma quantidade de 2 moles de gás argônio, de comportamento ideal, é confinada a 25^circ C e 2 atm. Para cada transformação citada a seguir, com base nos seus conhecimentos teóricos, responda justificando:
a) Determine a variação de energia interna ( De), o trabalho (w) e o calor (q):
iii) Na expansão isotérmica brusca, do gás contra o vácuo.

Passo 1

Então, temos um exercício de Termodinâmica envolvendo 2 moles de gás argônio que se comporta de maneira ideal. As condições iniciais são uma temperatura de 25^circ C e uma pressão de 2 atm. A gente precisa determinar a variação da energia interna ( De), o trabalho realizado (w) e o calor trocado (q) durante uma expansão isotérmica brusca do gás contra o vácuo. Vamos precisar entender conceitos como expansão isotérmica, energia interna de um gás ideal e trabalho em processos termodinâmicos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma expansão isotérmica. “Isotérmica” significa que a temperatura permanece constante durante todo o processo. Como estamos lidando com um gás ideal, sabemos que a energia interna ( U) de um gás ideal depende apenas da temperatura. Então, se a temperatura não muda, a energia interna também não muda.

Passo 3

Agora, sobre o trabalho (w). Quando um gás se expande contra o vácuo, não há resistência externa, ou seja, a pressão externa ( Pext) é zero. O trabalho feito pelo gás é dado pela fórmula:
w = -Pext De
Como Pext = 0, o trabalho w será zero.

Passo 4

Por último, vamos considerar o calor (q). Na primeira lei da termodinâmica, temos:
De
Já sabemos que De e w = 0, então:
0 = q + 0 implies q = 0
Isso significa que não há troca de calor durante esse processo.

Resposta

De

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