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 trata da expansão isotérmica (
) de
mol de gás ideal que, a
,K (CNTP), está inicialmente a
,atm e expande-se contra uma pressão externa constante
,atm até que a pressão interna iguale essa pressão externa final de
,atm. Como em uma transformação isotérmica de gás ideal
, da primeira lei da termodinâmica segue-se
onde
é o trabalho realizado pelo gás sobre o meio externo.
Passo 2
Calcular o volume inicial
a partir da equação de estado do gás ideal:
Substituindo
,mol,
,
,
,K,
,atm,
temos
temos
Passo 3
Como a expansão ocorre à mesma temperatura e o gás final atinge
,atm, o volume final
é
Passo 4
Para expansão irreversível contra pressão externa constante, o trabalho realizado pelo gás é
Substituindo
,atm,
,L,
obtém-se
obtém-se
Passo 5
Converter
para joules usando
:
Resposta
O gás absorve
.