Um cilindro com isolamento térmico é dividido em dois compartimentos, com cada, por um pistão inicialmente preso por um pino, conforme mostrado na Fig. P5.72. O compartimento tem ar a e , e o compartimento tem ar a e . O pistão é então liberado, podendo mover-se livremente, e calor é conduzido através dele de modo que o ar atinge uma temperatura uniforme . Determine a massa nos dois compartimentos e , e a temperatura e a pressão finais.

Para encontrar as massas, vamos usar a equação geral dos gases:

Isolando a massa , no compartimento temos:

E no compartimento :

O volume é o mesmo nos dois compartimentos . E as pressões e temperaturas em cada compartimento são aquelas na figura do passo 1, que o enunciado nos deu. Substituindo todos esses dados, temos as massas:

E

O cilindro tem isolamento térmico e não tem mudança de volume, isso significa que o calor transferido é zero, , e o trabalho também é zero, . Então, a primeira Lei da Termodinâmica pode ser escrita assim:

Somando os dois compartimentos, temos:

Isolando

As energias internas para o estado inicial em A e B podem ser encontradas na Tabela A.7:

Então é só substituir os dados:

Com esse resultado, nós podemos olhar de novo na Tabela A.7 para a achar a temperatura final. Interpolando, temos:

Para achar a pressão final, vamos usar a lei dos gases ideais novamente:

Isolando ,

Substituindo os valores:

É isso, galera, encerramos o exercício 😉.