Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme de 75,0 cm^2, provido de um pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 25 cm contra a pressão externa de 150 kPa . Calcule o trabalho feito pelo sistema.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um pistão que se move dentro de um vaso de seção reta uniforme de . Durante a reação química, o pistão se desloca contra uma pressão externa de . Precisamos calcular o trabalho feito pelo sistema.
Para resolver isso, vamos usar os conceitos de trabalho na física, especificamente o trabalho realizado por um sistema ao se expandir contra uma pressão externa. Vamos precisar converter as unidades para o Sistema Internacional (SI), calcular a variação de volume e depois aplicar a fórmula do trabalho.

Passo 2

Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional.
  • Área da seção do pistão ( A = 75,0 , cm^2 = 75,0 times 10^-4 , m^2 = 0,0075 , m^2 ):
    d = 25 , cm = 0,25 , m
  • Deslocamento do pistão ( P = 150 , kPa = 150 times 10^3 , Pa = 150,000 , Pa ):
  • Pressão externa ( ):

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de volume ( De) causada pelo deslocamento do pistão. A variação de volume é dada pela área da seção multiplicada pelo deslocamento:

Passo 4

Com a variação de volume calculada, podemos agora determinar o trabalho realizado pelo sistema. A fórmula para o trabalho ( W = P times De) quando um sistema se expande contra uma pressão externa constante é:
Onde:
  • é a pressão externa ( )
  • é a variação de volume ( )

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula:
W = 150,000 , Pa times 0,001875 , m^3 = 281,25 , J

Resposta

O trabalho feito pelo sistema é de .

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