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A figura 1 mostra um recipiente provido de um êmbolo que pode deslizar em seu interior com atrito desprezível. O recipiente contém um gás em equilíbrio termodinâmico, ocupando um volume de 2 33,0 10 m− a 27°C. Aquece-se o gás muito lentamente, de modo que sua expansão possa ser considerada isobárica, até um novo estado de equilíbrio termodinâmico no qual sua temperatura seja igual a 52°C. Considere a pressão atmosférica 251,0 10 N m e o gás ideal.
O trabalho realizado pelo gás durante esta expansão foi de
a) 125 J.
b) 180 J.
c) 220 J.
d) 250 J.
e) 280 J.
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Para calcular o trabalho realizado pelo gás durante uma expansão isobárica, podemos usar a fórmula: \[ W = P \Delta V \] onde \( W \) é o trabalho, \( P \) é a pressão e \( \Delta V \) é a variação de volume. Primeiro, precisamos encontrar a variação de volume (\( \Delta V \)). Para isso, utilizamos a equação do gás ideal: \[ PV = nRT \] Como a pressão é constante, podemos usar a relação entre os volumes e as temperaturas inicial e final: \[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \] Sabemos que: - \( V_1 = 33,0 \times 10^{-3} \, m^3 \) - \( T_1 = 27°C = 300 \, K \) (convertendo para Kelvin) - \( T_2 = 52°C = 325 \, K \) Agora, podemos encontrar \( V_2 \): \[ V_2 = V_1 \cdot \frac{T_2}{T_1} = 33,0 \times 10^{-3} \cdot \frac{325}{300} \] Calculando \( V_2 \): \[ V_2 = 33,0 \times 10^{-3} \cdot 1,0833 \approx 35,7 \times 10^{-3} \, m^3 \] Agora, a variação de volume (\( \Delta V \)) é: \[ \Delta V = V_2 - V_1 = (35,7 - 33,0) \times 10^{-3} \approx 2,7 \times 10^{-3} \, m^3 \] A pressão \( P \) é dada como \( 251,0 \times 10^5 \, N/m^2 \). Agora, podemos calcular o trabalho: \[ W = P \Delta V = (251,0 \times 10^5) \cdot (2,7 \times 10^{-3}) \] Calculando: \[ W \approx 678,7 \, J \] Parece que houve um erro, pois o resultado não está entre as opções. Vamos revisar a pressão. A pressão atmosférica é \( 251,0 \times 10^5 \, N/m^2 \), que é igual a \( 251 \, kPa \) ou \( 0,251 \times 10^6 \, N/m^2 \). Recalculando o trabalho: \[ W = (0,251 \times 10^6) \cdot (2,7 \times 10^{-3}) \] \[ W \approx 678,7 \, J \] Parece que houve um erro na interpretação da pressão. A pressão correta a ser utilizada deve ser a pressão do gás, que é a pressão atmosférica. Vamos considerar a pressão atmosférica como \( 1 \, atm \) que é aproximadamente \( 101,3 \, kPa \) ou \( 101300 \, N/m^2 \). Recalculando o trabalho: \[ W = (101300) \cdot (2,7 \times 10^{-3}) \] \[ W \approx 273,51 \, J \] Assim, a opção mais próxima e correta é: d) 250 J.

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Inicialmente, tem-se um volume de 10 litros de um gás perfeito a 27°C e sob pressão de 6 atm. Esse gás é comprimido isobaricamente até alcançar a metade do volume inicial. Logo após, ele é expandido isotermicamente até estar sob metade da pressão que tinha inicialmente. Qual a temperatura e o volume finais do gás?
a) 13,5°C e 2,5 litros.
b) – 123°C e 10 litros.
c) 150°C e 2,5 litros.
d) 3,6°C e 10 litros.
e) – 214°C e 25 litros.

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