Um quilo de ar a 200 kPa e 127 °C está contido em um arranjo pistão-cilindro. O ar então se expande em um processo reversível e isotérmico até que sua pressão seja de 100 kPa. Determine a quantidade de calor transferido para o ar durante essa expansão.

Entendendo o problema:

Uma quantidade determinada de ar, sob pressão e temperaturas se expande de maneira reversível e isotérmica, até atingir um novo estado de pressão. O problema demanda a quantidade de calor transferida para o sistema, durante a expansão.

Dados para o ar à temperatura de :

• (Tabela A-2b)
• (Tabela A-2a)

O balanço de energia para o sistema, simplesmente dado pela primeira lei da termodinâmica, é dado por:

(1)

Como o processo é Isotérmico, a energia interna do estado inicial e do estado final é a mesma e portanto:

(2)

Assim, a equação (1) torna-se:

(3)

ou seja, para determinar a energia sob forma de calor envolvida no processo, o caminho é determinar o trabalho envolvido no processo, cuja expressão para um processo isotérmico é bem definida, e dada a seguir.