Um reservatório rígido possui volume de 4 m³ e em seu interior contém 4,5 kg de ar. A pressão inicial dentro desse reservatório é igual a 200.000 Pa. Esse reservatório é, então, aquecido até que a pressão interna seja de 250.000 Pa. A variação da energia interna específica do ar nesse processo é de 8.000 J/kg. Desprezando as variações de energia cinética e potencial e considerando os seguintes dados: Rar = 287 J/(kg • K),  = 3,14, determine o trabalho realizado no processo e assinale a alternativa com o resultado CORRETO:

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um reservatório rígido, que significa que o volume não muda, com 4 metros cúbicos. Dentro dele, tem 4,5 kg de ar com uma pressão inicial de 200.000 Pa. Aí, a pressão aumenta até 250.000 Pa quando o reservatório é aquecido. A variação da energia interna específica do ar é de 8.000 J/kg. A gente vai usar conceitos de Termodinâmica, especialmente a Primeira Lei, que relaciona energia interna, trabalho e calor. Precisamos calcular o trabalho realizado nesse processo.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a Primeira Lei da Termodinâmica é dada por:
De
Onde:
  • De é a variação da energia interna.
  • Q é o calor trocado.
  • W é o trabalho realizado.

Passo 3

No caso do reservatório rígido, o volume não muda durante o processo, ou seja, De. O trabalho realizado por um sistema gasoso é dado por:
W = P De
Como De, temos:
W = 0
Então, o trabalho realizado nesse processo é zero.

Resposta

O trabalho realizado no processo é igual a 0 J.

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