Uma amostra de 1 mol de um gás ideal sofre uma expansão isotérmica, a , de até . Calcule o trabalho envolvido na expansão reversível.
R.: .

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos 1 mol de um gás ideal que passa por uma expansão isotérmica a 0°C, aumentando o volume de 22,4 dm³ para 44,8 dm³. Precisamos calcular o trabalho envolvido nessa expansão reversível. Para resolver isso, vamos usar a lei dos gases ideais e a fórmula do trabalho em processos isotérmicos.

Passo 2

Primeiro, é importante entender que uma expansão isotérmica significa que a temperatura do gás permanece constante durante todo o processo. Nesse tipo de processo, a fórmula para calcular o trabalho realizado pelo gás é:
Aqui:
  • é o trabalho realizado,
  • é a quantidade de mols do gás,
  • é a constante dos gases ideais,
  • é a temperatura em Kelvin,
  • é o volume final,
  • é o volume inicial.

Passo 3

Vamos identificar os valores que temos na questão:
  • Temperatura , que em Kelvin é (pois )
  • Volume inicial ³
  • Volume final ³
  • Constante dos gases ideais

Passo 4

Agora, substituímos esses valores na fórmula do trabalho:

Passo 5

Vamos simplificar a razão dos volumes:
Então, a equação fica:

Passo 6

Sabemos que . Agora, calculamos:
Convertendo para quilojoules:

Resposta

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O pneu de um automóvel contém ar com uma pressão total de 320 kPa na temperatura de . Removendo-se a válvula, deixa-se o ar expandir adiabaticamente contra uma pressão externa constante de 100 kPa até que as pressões dentro e fora do pneu se igualem. O ar pode ser considerado um gás ideal com capacidade calorífica . Calcule a temperatura final do gás no pneu e a variação de entalpia por mol de ar no pneu. .
Seja o aquecimento de 500 g de água de para , sob pressão constante de 1atm. Determine o trabalho e a variação de entalpia no processo. Dados para água: .
Seja uma expansão do sob pressão constante de 1,0 atm: . Considere 1 mol de . Dados para o . Determine o trabalho produzido pelo gás, a variação de energia da transformação e o calor envolvido.
R.: .