Um tanque contém de hélio a e . Calcule a massa total desse gás, em , (a) na Terra e (b) na Lua. Além disso, responda (c) qual a transferência de calor, em , requerida para expandir esse gás à temperatura constante para um novo volume de ?

Agora podemos responder tanto a letra (a) quanto a letra (b), porque independente de onde esse volume de hélio estiver, ele sempre vai ter a mesma massa, então multiplicamos a densidade pelo volume dado para encontrar o valor da massa:

Se o gás estivesse na Lua ele ainda ocuparia o mesmo volume nas condições que o enunciado deu, e também teria a mesma massa específica, então teria a mesma massa total.

Na (c), podemos usar a primeira lei da termodinâmica:

Como a temperatura é constante, então não acontece variação da energia interna:

Então todo o calor transferido está na forma de trabalho para expandir o gás:

Para calcular esse trabalho, podemos usar a equação:

Mas como a pressão também varia, precisamos escrever ela em termos do volume, assim fica tudo numa variável só, para isso usamos a lei dos gases perfeitos de novo:

A equação fica:

Que resulta em:

Então o calor transferido pela expansão do gás é: