Uma caixa de metal cúbico com bordas de de comprimento contém ar a uma pressão de e uma temperatura de . A caixa é selada para que o volume fechado permaneça constante e é aquecido a uma temperatura de . Encontre a força devida à pressão interna do ar em cada parede da caixa.
Passo 1
Podemos usar a definição de pressão para expressar a força líquida em cada parede da caixa em termos de sua área e o diferencial de pressão entre o interior e o exterior da caixa. Podemos aplicar a lei do gás ideal para uma quantidade fixa de gás para encontrar a pressão dentro da caixa depois de ter sido aquecida.
Usando a definição de pressão, vamos expressar a força em cada parede da caixa!
Pela lei dos gases ideais para uma constante de massa:
Mas como o nosso ,
Passo 2
Substituindo isso na nossa primeira equação, temos que:
Aplicando valores numéricos: