Uma amostra de 6,56 g de argônio gasoso ocupa o volume de 18,5 dm3 a 305K. Calcule: a) O trabalho feito quando o gás se expande isotermicamente con...

a) Para calcular o trabalho feito quando o gás se expande isotermicamente contra a pressão externa constante de 7,7 kPa até seu volume variar 2,5 dm3, podemos utilizar a equação: W = -nRT ln(V2/V1) Onde: n = massa do gás / massa molar do gás R = constante dos gases ideais (8,31 J/mol.K) T = temperatura em Kelvin V1 = volume inicial V2 = volume final Substituindo os valores, temos: n = 6,56 g / 39,95 g/mol = 0,164 mol R = 8,31 J/mol.K T = 305 K V1 = 18,5 dm³ = 18,5 x 10⁻³ m³ V2 = 18,5 dm³ + 2,5 dm³ = 21 dm³ = 21 x 10⁻³ m³ W = -0,164 x 8,31 x 305 x ln(21/18,5) W = -0,164 x 8,31 x 305 x 0,126 W = -51,5 J Portanto, o trabalho feito quando o gás se expande isotermicamente contra a pressão externa constante de 7,7 kPa até seu volume variar 2,5 dm3 é de -51,5 J. b) Para calcular o trabalho realizado se a mesma expansão fosse reversível, podemos utilizar a equação: W = -nRT ln(P2/P1) Onde: P1 = pressão inicial P2 = pressão final Como a expansão é isotérmica, a temperatura é constante e igual a 305 K. Para que a expansão seja reversível, a pressão do gás deve ser ajustada a cada etapa do processo para que seja igual à pressão externa. Portanto, a pressão final é de 7,7 kPa. Substituindo os valores, temos: P1V1 = nRT P1 = nRT/V1 P1 = 0,164 x 8,31 x 305 / 18,5 x 10⁻³ P1 = 2,73 x 10⁵ Pa W = -0,164 x 8,31 x 305 x ln(7,7/2,73x10⁵) W = -0,164 x 8,31 x 305 x (-9,05) W = 39,5 J Portanto, o trabalho realizado se a mesma expansão fosse reversível é de 39,5 J.