Determinada massa de nitrogênio é armazenada a 27 °C dentro de um cilindro fechado em sua parte superior por um êmbolo de massa desprezível, sobre o qual está apoiado um corpo de 100 kg. Nessa situação, o êmbolo permanece em repouso a 50 cm de altura em relação à base do cilindro. O gás é, então, aquecido isobaricamente até atingir a temperatura de 67 °, de modo que o êmbolo sofre um deslocamento vertical ∆h, em movimento uniforme, devido à expansão do gás.
Desprezando o atrito, adotando g = 10 m/s2 e sabendo que a área do êmbolo é igual a 100 cm2, que a pressão atmosférica local vale 105 N/m2 e considerando o nitrogênio como um gás ideal, calcule o módulo, em N, da força vertical que o gás exerce sobre o êmbolo nesse deslocamento e o trabalho realizado por essa força, em J, nessa transformação.
51% dos alunos do Fisiquei acertaram esta questão.
Pense no equilíbrio de forças que atuam no êmbolo para obter a força exercida pelo gás. Aplique a lei dos gases ideais para calcular o deslocamento vertical do êmbolo e, com isso, o trabalho do gás!