Quando um gás ideal se expande isotermicamente (
), sua energia permanece constante.
de um gás ideal nas CNTP expande-se isotermicamente contra uma pressão oposta de
. Quanto calor é absorvido pelo gás se a sua pressão final é
?
Passo 1
O enunciado diz que
mol de um gás ideal sofre expansão isotérmica (
) a partir das CNTP (pressão inicial
,atm e temperatura
,K), contra uma pressão externa constante
,atm, até que a pressão interna do gás alcance
,atm. Como em processo isotérmico de gás ideal
, teremos
. Vamos calcular o trabalho
e, portanto, o calor
.
Passo 2
Calcular o volume inicial
usando a equação dos gases ideais:
Substituindo
,mol,
,L atm K
mol
,
,K e
,atm:
Passo 3
Determinar o volume final
pela isoterma interna (
):
Passo 4
Como a expansão é irreversível contra
,atm, o trabalho realizado pelo gás é
Passo 5
Converter
para joules usando
:
Passo 6
Como
na expansão isotérmica de gás ideal, o calor absorvido
é igual a
: