Question

(Vunesp) Um cilindro reto, contendo gás ideal à temperatura de 300 K, é vedado por um êmbolo pesado que pode deslizar livremente. O volume ocupado pelo gás é V0 e a pressão exercida sobre ele pelo peso do êmbolo e da coluna de ar acima dele é igual a 12 N/cm2. Quando a temperatura passa para 350 K, o gás expande-se e seu volume aumenta. Para que ele volte ao seu valor original, V0, mantendo atemperatura de 350 K, aplica-se sobre o êmbolo uma força adicional F, vertical, como mostra a figura.

a) Calcule a pressão do gás na situação final, isto é, quando está à temperatura de 350 K, ocupando o volume V0.

b) Sabendo que o pistão tem área de 225 cm 2, calcule o valor da força adicional F que faz o volume ocupado pelo gás voltar ao seu valor original.

Answer 1

Boa noite

Aplicando a relação dos gases para resolver o primeiro item temos:

$\frac{p1 \times v1}{t1} = \frac{p2 \times v2}{t2}$

$\frac{12 \times v0}{300} = \frac{p \times v0}{350}$

Resolvendo temos que a pressão final é 14N/cm^2

Para a letra b vamos usar a definição de pressão e também o fato que a pressão extra deve ser a diferença entre a pressão final e a pressão inicial:

Pextra = Pf - Pi = 14-12 = 2N/cm^2

P = Força/Área

2 = F/225

Portanto a força necessária deve ser igual a 450N