Um recipiente com êmbolo móvel contendo gás ideal dentro à temperatura inicial 20 °C, 5 atm de pressão de e volume de 2 L é submetido a uma força externa F. O volume do recipiente é alterado para 1,2 L e a pressão se mantém constante no processo. O trabalho realizado sobre gás foi:
a) 4J
b) 10J
c) 16J
d) 6J
e) 5J
Respostas
O trabalho realizado sobre o gás foi de 4 Joules (opção a).
Para realizar este exercício vamos relembrar as definições de trabalho, pressão e variação de volume.
Trabalho
Definimos como trabalho (τ) a energia necessária para que uma força F provoque um deslocamento (Δd) sobre um corpo, de forma que:
- τ = F · Δd
Pressão
Definimos como pressão (P) a razão entre a força (F) aplicada pela área (A), de forma que P = F / A. Rearranjemos esta expressão de forma que :
- F = P · A
Variação do volume
Lembremos também que a área (A) se relaciona com a variação do volume (ΔV) de um prisma com a variação da altura deste prisma (Δd) pela relação ΔV = A · Δd. Rearranjemos esta expressão, de forma que:
- A = ΔV / Δd
Equação final
Para uma transformação isobárica (em que a pressão se mantém constante) temos que o trabalho poderá ser escrito da seguinte forma:
τ = F · Δd
τ = P · A · Δd
τ = P · ΔV / Δd · Δd
- τ = P · ΔV
τ = 5 · (2 - 1,2)
τ = 5 · 0,8
τ = 4 [J]
Assim, podemos concluir que a opção correta é a a).
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