Considere um sistema composto por um gás perfeito no interior de um conjunto cilindro-pistão. Uma força de tenta pressionar o pistão para baixo. A pressão do gás é igual a . O pistão possui um diâmetro de . O sistema realiza trabalho sobre a vizinhança ou a vizinhança realiza trabalho sobre o pistão? O trabalho é positivo ou negativo?

O enunciado pede para que a gente determine se o trabalho é realizado pelo sistema ou se ele é realizado sobre o sistema. Como podemos descobrir isso? Observando a variação de volume do sistema. Se o volume aumenta, o pistão sobe e o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança. Quando isso acontece, o trabalho é positivo!

Se o volume diminui, o pistão desce e a vizinhança realiza trabalho sobre o sistema. Quando isso acontece, o trabalho é negativo!

Isso é só uma convenção de sinais! Ou seja, determinamos o que consideramos como trabalho positivo ou negativo antes para facilitar nossos cálculos mais tarde!

Ou seja, agora o objetivo do exercício mudou! Antes era pra descobrir o sinal do trabalho. Agora é pra saber se o volume do sistema aumenta ou diminui.

Mas como podemos saber se o volume do sistema aumenta ou diminui? Descobrindo para onde o pistão se move. Se a força para baixo for maior que a força da pressão interna do gás pra cima , o pistão desce e o volume diminui. Se a força da pressão do gás pra cima for maior que a força pra baixo, o pistão sobe.

A força é dada pelo enunciado.

E como podemos calcular a força que o gás aplica no pistão ? Reorganizando a fórmula da pressão.

é dado pelo problema.

Fica faltando a área do pistão para conseguir calcular . Isso é informado indiretamente através do valor do diâmetro do pistão .

Agora vamos substituir os valores que temos nessas fórmulas para descobrir o sinal do trabalho! Mas isso vai ficar pra próxima etapa!