Um gás encontra-se confinado em um cilindro por um pistão. A pressão inicial do gás é de 7 bar e seu volume é de 0,10 m³. O pistão é mantido imóvel por presilhas localizadas na parede do cilindro. O equipamento completo encontra-se a pressão atmosférica de 101,3kPa. Qual é a variação de energia do equipamento, se as presilhas forem removidas de tal forma que o gás se expanda subitamente para o dobro do seu volume inicial?
Na resolução deste problema, devemos colocar em prática nossos conhecimento sobre a \(1ª\) Lei da Termodinâmica. Para tanto, faremos uso da seguinte equação:
\(Q=\tau+\Delta U\),
em que \(Q\) é o calor transferido; \(\tau\) o trabalho realizado; e \(\Delta U\) a variação de energia interna do processo.
No problema em questão, os dados são referentes ao equipamento completo, isto é, o gás, o êmbolo e o cilindro. Neste contexto, não há nenhum trabalho realizado durante o processo, já que nenhuma força externa atua sobre o sistema e não ocorre transferência de calor por meio do vacuo em torno do equipamento. Deste modo, tem-se que \(Q=0\) e \(\tau=0\). Aplicando tais valores na \(1ª\) Lei da Termodinâmica, resulta que:
\(\begin{align} Q&=\tau+\Delta U \\0&=0+\Delta U\Rightarrow\Delta U=0 \end{align}\)
Portanto, não há variação de energia no equipamento: \(\boxed{\Delta U=0}\).
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Termodinâmica dos Materiais
•FA
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