Para determinar a massa do pistão, podemos usar a equação da pressão. A pressão absoluta dentro do cilindro é dada por: \[ P_{gás} = 180 \, \text{kPa} \] A pressão atmosférica externa é: \[ P_{atm} = 100 \, \text{kPa} \] A pressão efetiva que atua sobre o pistão é a diferença entre a pressão do gás e a pressão atmosférica: \[ P_{efetiva} = P_{gás} - P_{atm} = 180 \, \text{kPa} - 100 \, \text{kPa} = 80 \, \text{kPa} \] Agora, a força que atua sobre o pistão pode ser calculada pela fórmula: \[ F = P_{efetiva} \times A \] Onde \( A \) é a área do pistão. Convertendo a área de cm² para m²: \[ A = 25 \, \text{cm}² = 25 \times 10^{-4} \, \text{m}² = 0,0025 \, \text{m}² \] Agora, substituindo os valores: \[ F = 80 \, \text{kPa} \times 0,0025 \, \text{m}² = 0,2 \, \text{kN} = 200 \, \text{N} \] A força que o pistão exerce é igual ao peso do pistão, que é dado por: \[ F = m \cdot g \] Onde \( g \) é a aceleração da gravidade (aproximadamente \( 9,81 \, \text{m/s}² \)). Agora, podemos encontrar a massa \( m \): \[ m = \frac{F}{g} = \frac{200 \, \text{N}}{9,81 \, \text{m/s}²} \approx 20,39 \, \text{kg} \] Portanto, a massa do pistão é aproximadamente 20,39 kg.