Francesca ha alcune domande:
Una mole di gas ideale monoatomico racchiuso all’interno di un cilindro munito di pistone privo di attrito viene compresso da un volume iniziale di 300 L ad un volume finale di 150 L alla pressione costante di 1,2 atm. Calcolare, nel SI, il lavoro fatto dal gas. Quanta energia sotto forma di calore deve scambiare per ritornare alla temperatura iniziale mediante una trasformazione a volume costante? È calore ceduto o assorbito dal sistema? Quanto vale la variazione di energia interna complessiva?
Ecco la mia risposta:
La prima trasformazione è un'isobara, nel corso della quale il lavoro eseguito da un gas perfetto è dato dall'espressione:
W = P·ΔV
che con i dati del problema dà W = 1,2·105 Pa · (–0,15 m3) = –18 kJ. (Il segno negativo indica che il lavoro è fatto dall'ambiente sul gas.)
L'energia assorbita dal gas mediante questo lavoro deve essere tutta ceduta all'esterno sotto forma di calore, per riportare il gas alla temperatura iniziale. Quindi il calore che deve essere ceduto è pari a 18 kJ.
La variazione complessiva di energia è quindi zero.