Considere um gás ideal contido em um cilindro e separado por um pistão adiabático sem atrito em duas seções, A e B; seção B está em contato com um banho de água que mantém a temperatura constante. Inicialmente TA = TB = 300 K, VA = VB = 2 Litros e nA = nB = 2 mols. O calor é fornecido à seção A e o pistão se move reversivelmente para a direita até que o volume final da seção B seja de 1 Litros. Calcule (a) o w feito pelo gás na seção A, (b) a ∆U para o gás na seção B, (c) q para o gás em B.
Para resolver esse problema, vamos utilizar as equações termodinâmicas para um gás ideal e considerar que o processo é reversível.
(a) Para calcular o trabalho feito pelo gás na seção A, podemos usar a equação do trabalho para um gás ideal:
w = -P?V
Como o pistão se move reversivelmente até que o volume final da seção B seja de 1 litro, a variação de volume na seção A é ?VA = -1 litro. No entanto, a pressão na seção A não é fornecida na pergunta. Precisamos de informações adicionais para calcular o trabalho.
(b) Para calcular a variação de energia interna (?U) para o gás na seção B, podemos usar a equação:
?U = q - w
No entanto, também não temos informações sobre o calor fornecido ou removido da seção B. Portanto, não é possível calcular ?U sem informações adicionais.
(c) Da mesma forma, não é possível calcular q para o gás em B sem informações adicionais sobre o calor fornecido ou removido.
Em resumo, sem as informações sobre a pressão na seção A ou o calor fornecido ou removido nas seções A e B, não é possível calcular o trabalho feito pelo gás na seção A (a), a variação de energia interna na seção B (b) ou o calor para o gás em B (c).