Um sistema absorve calor expandindo-se de 1,000 L para 3,000 L contra uma pressão constante de 2,00 atm. Se De<a U para o processo é zero, quantos joules de calor são absorvidos?

Passo 1

O enunciado descreve uma expansão de um sistema de Vi=1,000 L para Vf=3,000 L contra pressão constante de P=2,00 atm. Sabe‐se que a variação de energia interna é De<a U=0. O conteúdo envolve a Primeira Lei da Termodinâmica e trabalho em processo isotérmico (ou qualquer processo a pressão constante).

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica, no convenio em que o trabalho w é o trabalho feito sobre o sistema, é
De<a U = q + w
Em processos a pressão constante, o trabalho sofrido pelo sistema é dado por
w = -P,De<a V,
onde De<a V = Vf - Vi.

Passo 3

Como De<a U=0, temos
0 = q + w Longrightarrow q = -,w

Passo 4

Calculamos primeiro e o trabalho em unidades de :
Logo,

Passo 5

Para converter para joules, usamos 1 Lcdot atm=101,3 J:
q = 4,000 Lcdot atmtimes 101,3 JLcdot atm =4,05times10^5 J

Resposta

O sistema absorve 4,05times10^5 J de calor.

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