Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme de
, 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 (
): -
Deslocamento do pistão (
): -
Pressão externa (
):
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de volume (
) 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 (
) 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:
Resposta
O trabalho feito pelo sistema é de
.
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de
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de
e
de
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até
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.
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