Olá Cássio, tudo bem?
Dados do problema:
T_i = 20 °C
p_i = 200 kPa
V_i = 4 L
p_f = 100 kPa
Na expansão isotérmica a temperatura permanece constante, logo T_f = 20 ºC.
Como p_i * V_i / T_i = p_f * V_f / T_f , assim V_f = 8 L.
a) W = ?
O trabalho numa expansão isotérmica é dado pela fórmula W = nRT * ln( V_f / V_i ), sendo ln o logaritmo natural.
Como pV = nRT, temos W = 200 * 4 * ln (8/4) = 800 * ln 2 = 800 * 0,693 = 554,4 J.
b) Q = ?
Sendo delta_U = Q - W e pela letra c delta_U =0, então 0 = Q - W, ou seja, Q = W = 544,4 J.
c) delta_U = ?
A energia interna de um gás ideal depende única e exclusivamente da sua temperatura. Como a temperatura não variou, a energia também não variará, assim delta_U = 0.
Abraços e bons estudos,
Léo Gomes.
