Questão 2: (2,0 pontos) Um conjunto cilindro-pistão contém ar inicialmente a
e
. Este passa por um processo a pressão constante até atingir um éstado final onde seu volume é
. A massa do ar é
. Assumindo o ar como um gás ideal e desprezando as variações de energia cinética e potencial, calcule a quantidade de calor trecada com a vizinhança. Indique se o calor está entrando ou saido do sistema.
Passo 1
O enunciado descreve um cilindro-pistão contendo ar (massa
) que, inicialmente, está em
e
. Em seguida o gás passa por um processo de pressão constante até o volume final
. Desprezando variações de energia cinética e potencial e tratando o ar como gás ideal, queremos a quantidade de calor
trocada com a vizinhança e o seu sinal (se entra ou sai do sistema). Para isso vamos precisar da lei dos gases ideais e da 1ª lei da termodinâmica para sistema fechado.
Passo 2
Convertemos a temperatura inicial para Kelvin e calculamos a temperatura final pelo gás ideal.
Pelo gás ideal em processo de
constante:
onde para o ar usamos
. Substituindo
Passo 3
Para um processo de pressão constante, a 1ª lei da termodinâmica (sistema fechado) é
com
e
. Como em gás ideal
, obtemos
Passo 4
Usando
e
,