Dois cilindros (I e II) são providos de pistões, cujas massas são desprezíveis e se deslocam sem atrito. Um mol de um gás ideal é confinado em cada...

Para o cilindro I, temos uma expansão isotérmica, ou seja, a temperatura do gás permanece constante. Nesse caso, a variação da energia interna é nula, pois a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura. O calor trocado é dado por Q = nRTln(Vf/Vi), onde n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais, T é a temperatura e Vf e Vi são os volumes final e inicial, respectivamente. O trabalho realizado é dado por W = -Q, já que a expansão é contra uma pressão externa constante. Portanto, para o cilindro I, temos: - Variação da energia interna: ΔU = 0 - Calor trocado: Q = nRTln(2) - Trabalho realizado: W = -Q = -nRTln(2) Para o cilindro II, temos uma expansão adiabática, ou seja, não há troca de calor com o ambiente. Nesse caso, a variação da energia interna é dada por ΔU = -W, já que não há troca de calor. O trabalho realizado é dado por W = -PΔV, onde ΔV = Vf - Vi é a variação de volume. Como a expansão é adiabática, temos P1V1^γ = P2V2^γ, onde γ é a razão entre os calores específicos do gás. Como a pressão externa é constante, temos P1 = P2 = P. Portanto, temos: - Variação da energia interna: ΔU = -W = nCv(Tf - Ti) - Calor trocado: Q = 0 - Trabalho realizado: W = -PΔV = -nRT(1 - 1/2^(γ-1)) onde Cv é o calor específico a volume constante e Tf e Ti são as temperaturas final e inicial, respectivamente.