A figura 1 mostra um recipiente provido de um êmbolo que pode deslizar em seu interior com atrito desprezível. O recipiente contém um gás em equilíbrio termodinâmico, ocupando um volume de 3,0.10–2m3 a 27oC. Aquece-se o gás muito lentamente, de modo que sua expansão possa ser considerada isobárica, até um novo estado de equilíbrio termodinâmico no qual sua temperatura seja igual a 52oC.
Considere a pressão atmosférica 1,0.105 N/m2 e o gás ideal. O trabalho realizado pelo gás durante esta expansão foi de
Resolução
As temperaturas absolutas são:
\[T_1=27+273=300\,K\]
\[T_2=52+273=325\,K\]
Em uma expansão isobárica de gás ideal:
\[\Delta V=V_1\frac{T_2-T_1}{T_1}\]
\[\Delta V=3{,}0\cdot10^{-2}\frac{25}{300}\]
\[\Delta V=2{,}5\cdot10^{-3}\,m^3\]
Para obter o valor pretendido, adota-se êmbolo de peso desprezível, de modo que a pressão do gás seja a atmosférica.
\[W=p\Delta V\]
\[W=10^5\cdot2{,}5\cdot10^{-3}=250\,J\]
O texto informa atrito desprezível, mas não a massa do êmbolo. Se seu peso fosse relevante, a pressão seria maior que a atmosférica e faltariam dados para determinar o trabalho. O gabarito pressupõe o êmbolo de peso desprezível.
Alternativa correta: D.