Question

Um gás mantido em um sistema 4 atm de pressão e 1 m³ de volume recebe calor do meio externo, sendo expandido para 3 m³ de volume e a variação da energia interna (ΔU) é 10J. Com estas informações responda:
a) Qual o trabalho(J) realizado sobre o gás?
b) Qual a energia fornecida (calor Q) ao sistema?

Answer 1

Pelo enunciado, pressuponho que isso correu em uma expansão reação irreversível, ou seja, que o volume não variou lentamente a uma pressão igual a pressão externa. Sendo assim, temos que lembrar das seguintes equações:

$dU= W + Q$ (significa que uma variação de energia interna é igual ao trabalho realizado, ou recebido, mais o calor trocado)
$W=P*(Vf-Vi)$ (P= pressão; Vf= Volume final; Vi= Volume inicial)

Assim, primeiro convertemos atm para Pa:

$4 atm*( \frac{101325Pa}{1atm} )= 405300Pa$

Agora, calculamos o trabalho realizado:

$W=P*(Vf-Vi)=(405300Pa)*(3m ^{3}- 1m ^{3}) =810600J$
Obs: Pa*m3=J (joule)

Por fim, achamos o valor de Q

$Q=- W + dU=-810600J + 10J=-810590J$

Lembrando que o sinal positivo significa que foi feito pelo sistema e o negativo que o sistema sofreu.