Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme de
, provido de um pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 10 cm contra a pressão externa de 1,0 atm. Calcule o trabalho deito pelo sistema.
Passo 1
Então, a gente tem uma reação química que acontece num recipiente com uma área de 50,0 cm² e um pistão. Por causa da reação, o pistão se move 10 cm contra uma pressão externa de 1,0 atm. A gente vai calcular o trabalho que o sistema realizou. Para isso, vamos usar conceitos de trabalho em termodinâmica, especificamente a fórmula do trabalho de expansão ou compressão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula do trabalho realizado por um sistema que expande ou comprime:
Aqui,
é o trabalho,
é a pressão externa, e
é a variação de volume.
Passo 3
Precisamos calcular a variação de volume (
). Sabemos que a área da seção transversal (
) é de 50,0 cm² e que o pistão se move 10 cm. O volume é área vezes altura:
Primeiro, vamos converter as unidades para o sistema internacional. Sabemos que:
E:
Então:
Passo 4
Agora, vamos converter a pressão externa de atm para pascal (a unidade padrão). Sabemos que:
Então:
Passo 5
Agora, vamos calcular o trabalho usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
O trabalho realizado pelo sistema é aproximadamente
.