Todos estão familiarizados com os princípios gerais de operação de um motor de combustão interna: á queima do combustível movimenta o pistão. Pode-se imaginar um motor que use outras reações além das de combustão; neste caso, precisa-se saber quanto trabalho pode ser realizado. Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme, de
, provido de pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 10 cm contra a pressão externa de 100 kPa . Calcule o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 1
Então, vamos lá! O enunciado fala sobre um sistema onde uma reação química empurra um pistão. Estamos trabalhando com conceitos de trabalho em termodinâmica. Para resolver isso, precisamos entender como calcular o trabalho realizado por esse pistão usando a pressão, a área do vaso e o deslocamento do pistão.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as informações que nos deram:
- Área do vaso:
- Deslocamento do pistão:
- Pressão externa:
Passo 3
Sabemos que o trabalho (
) realizado pelo sistema pode ser calculado usando a fórmula:
onde:
-
é a pressão -
é a variação de volume
Passo 4
Primeiro, precisamos calcular a variação de volume (
). Para isso, usamos a área (
) e o deslocamento (
):
Mas atenção! As unidades estão em centímetros, então vamos converter tudo para o Sistema Internacional (SI).
Passo 5
Convertendo a área de centímetros quadrados para metros quadrados:
Passo 6
Convertendo o deslocamento de centímetros para metros:
Passo 7
Agora, calculamos a variação de volume (
):
Passo 8
Convertendo a pressão de kPa para Pascals:
Passo 9
Agora, aplicamos a fórmula do trabalho:
Resposta
O trabalho realizado pelo sistema é de 100 J.