Em um experimento de engenharia oceânica, cientistas estudam o comportamento de um gás ideal dentro de um compartimento selado de um submarino exploratório em grandes profundidades. O compartimento passa por uma expansão, aumentando seu volume de V1 para V2 = 2V1. A pressão final do gás é P2.
Para otimizar o desempenho do submarino, os engenheiros querem determinar se o gás realiza mais trabalho sobre seu meio ambiente quando a expansão ocorre sob uma pressão constante (como em um tanque flexível) ou sob uma temperatura constante (como em um sistema termorregulado).
Com base na análise termodinâmica, qual das alternativas a seguir está correta?
A
O gás realiza mais trabalho se a expansão ocorrer a pressão constante.B
O gás realiza mais trabalho se a expansão ocorrer a temperatura constante.C
A mesma quantidade de trabalho é realizada em ambos os casos.
D
Em sistemas adiabáticos não há trabalho realizado.E
Não há informações suficientes para decidir.
Respostas
Ed 
há 4 semanas
Vamos analisar passo a passo: - Trabalho realizado por um gás ideal durante uma expansão é dado por \( W = P \Delta V \) para processos à pressão constante, e para processos isotérmicos (temperatura constante), o trabalho é \( W = nRT \ln \frac{V_2}{V_1} \). - Em uma expansão à pressão constante, o trabalho é simplesmente \( W = P (V_2 - V_1) \). - Em uma expansão isotérmica, o trabalho é maior porque o gás absorve calor para manter a temperatura constante, e o trabalho é \( W = nRT \ln 2 \) (já que \( V_2 = 2V_1 \)). - Comparando os dois, o trabalho isotérmico é maior do que o trabalho à pressão constante para a mesma variação de volume. Portanto, a alternativa correta é: B) O gás realiza mais trabalho se a expansão ocorrer a temperatura constante.
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