- Um sistema constituído por
de
, inicialmente a
e
, é confinado em um cilindro de seção reta uniforme de
, provido de um pistão móvel. O gás se expande adiabaticamente contra a pressão externa de 1,5 atm até que o pistão seja deslocado em 15 cm . Admitindo que o
tenha comportamento de gás ideal, com
, calcule
.
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão adiabática irreversível de
mol de
inicialmente em
e
atm, num cilindro de área da seção
, contra
atm, com deslocamento do pistão de
cm. O gás é ideal e tem
. Vamos aplicar:
- Trabalho irreversível
. -
pois o processo é adiabático. - Primeira Lei:
. -
. - Entropia do sistema via trajeto reversível entre mesmo
:
Passo 2
Calcular o volume inicial
e o volume final
:
O gás ideal dá
O gás ideal dá
O deslocamento gera
Logo
Passo 3
Trabalho e calor do processo. Como é adiabático irreversível contra pressão externa constante:
Passo 4
Variação da energia interna e da temperatura. Da Primeira Lei:
E
Passo 5
Variação de entropia do sistema usando um percurso reversível entre os mesmos estados finais e iniciais:
Aqui
. Logo
Portanto
Resposta
q
w = J
J
K
J K
w =