Um sistema termodinâmico consiste de um gás ideal monoatômico em que
moles dele sofre um processo isobárico, cuja temperatura varia de
para
. Determine:
© O trabalho realizado pelo sistema (gás) neste processo;
© O trabalho realizado pelo sistema (gás) neste processo;
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de Termodinâmica! A gente tem um gás ideal monoatômico com 2,0 moles que passa por um processo isobárico, ou seja, à pressão constante. A temperatura do gás aumenta de
para
. Nosso objetivo aqui é descobrir o trabalho que o gás realiza nesse processo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um processo isobárico. “Isobárico” significa que a pressão (
) do sistema permanece constante durante todo o processo. Isso é importante porque o trabalho realizado pelo gás nesse tipo de processo pode ser calculado usando a fórmula:
onde
é o trabalho realizado,
é a pressão constante, e
é a variação de volume.
Passo 3
Como a pressão é constante, podemos usar a equação dos gases ideais para relacionar a variação de volume com a variação de temperatura. A equação dos gases ideais é:
Como
é constante, a variação de volume (
) está diretamente relacionada à variação de temperatura (
). Reorganizando a equação para encontrar
:
Mas, substituindo essa na fórmula do trabalho:
Passo 4
Agora, vamos calcular
. Precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin:
Passo 5
Vamos agora usar a fórmula do trabalho:
Onde:
Substituindo os valores:
Resposta
O trabalho realizado pelo sistema é de aproximadamente
.