Questão 15. Considere um gás em um recipiente provido de um pistão que pode se mover, sem atrito. Este gás se expande a uma pressão constante de 3 atm , desde um volume inicial de 5 litros para um volume final de 10 litros. Qual é, aproximadamente, o trabalho realizado sobre o gás no processo?
A) -15 mJ
B) -10 mJ
C) -15 J
D) -30 J
E)
A) -15 mJ
B) -10 mJ
C) -15 J
D) -30 J
E)
Passo 1
Então, o que a questão quer? Temos um gás num cilindro com pistão sem atrito que se expande a pressão constante de 3 atm, saindo de 5 L para 10 L. Precisamos calcular o trabalho realizado sobre o gás.
Matéria: Termodinâmica – trabalho em processos isobáricos (pressão constante).
O que vamos usar:
Matéria: Termodinâmica – trabalho em processos isobáricos (pressão constante).
O que vamos usar:
- Definição de trabalho em processos a pressão constante;
- Convenção de sinais (trabalho sobre versus trabalho pelo gás);
- Conversão de unidades (L·atm para joules).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a definição de trabalho em um processo isobárico:
- O trabalho feito pelo gás é
em que \(\Delta V = V_f - V_i\).
- Mas a questão pede o trabalho sobre o gás. Pela convenção,
Passo 3
Agora, calcula a variação de volume:
Substituindo em
:
Passo 4
Falta converter de L·atm para joules. Sabemos que
Logo,
Resposta
O trabalho realizado sobre o gás é aproximadamente
(alternativa E).