Um reservatório rígido possui volume de 4m³ e contém em seu interior 4,5 kg de ar. A pressão inicial dentro desse reservatório é igual a 200000 Pa....

Podemos usar a Primeira Lei da Termodinâmica para determinar o trabalho realizado no processo. A equação é:

ΔU = Q - W

Onde ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor recebido pelo sistema e W é o trabalho realizado sobre o sistema. Como o problema nos fornece a variação da energia interna específica do ar, podemos calcular o calor recebido pelo sistema usando a equação:

Q = m * Δu

Onde m é a massa de ar no reservatório e Δu é a variação da energia interna específica.

Podemos calcular a massa de ar usando a equação da densidade:

ρ = m / V

Onde ρ é a densidade do ar, que podemos calcular usando a equação da lei dos gases ideais:

P = ρ * R * T

Onde P é a pressão, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura absoluta. Podemos isolar a densidade na equação e substituir na equação da massa para obter:

m = ρ * V = (P / (R * T)) * V

Substituindo os valores do problema, temos:

m = (200000 Pa / (287 J/(kg.K) * 298 K)) * 4 m³ = 23,14 kg

Agora podemos calcular o calor recebido pelo sistema:

Q = m * Δu = 23,14 kg * 8000 J/kg = 185120 J

Finalmente, podemos usar a Primeira Lei da Termodinâmica para calcular o trabalho:

ΔU = Q - W

W = Q - ΔU = 185120 J - (23,14 kg * 8000 J/kg) = 0,0 J

Portanto, o trabalho realizado no processo é zero, o que significa que não houve troca de energia na forma de trabalho entre o sistema e o ambiente. A resposta correta é a letra b) 0 J.