Um quilograma de ar é aquecido reversivelmente, a pressão constante, de um estado inicial de 300 Ke 1 bar até que o seu volume triplique. Calcule
e
para o processo. Admita que o ar obedeça à relação
e que
.
Passo 1
O enunciado descreve o aquecimento reversível de
de ar a pressão constante
, desde
até que o volume triplique
. O ar é ideal, obedecendo
com
,
(equivalente a
,
), e tem
,
. Precisamos calcular trabalho
, calor
, variação de energia interna
e variação de entalpia
.
Passo 2
Primeiro determinamos o número de mols
e a variação de temperatura
. Admitimos massa molar do ar
,
, então
Como a pressão é constante e
, segue
logo
Passo 3
O trabalho de fronteiras em pressão constante é
e, usando
, obtenmos
Substituindo valores:
Passo 4
A variação de entalpia do gás ideal é
Logo
Em processo a pressão constante sem outros trabalhos além de
, o calor trocado é
, ou seja,
Passo 5
Para o gás ideal vale
. Assim,
Alternativamente, poderíamos usar
com
, obtendo o mesmo valor.