A figura acima representa um sistema, inicialmente em equilíbrio mecânico e termodinâmico, constituído por um recipiente cilíndrico com um gás ideal, um êmbolo e uma mola. O êmbolo confina o gás dentro do recipiente. Na condição inicial, a mola, conectada ao êmbolo e ao ponto fixo , não exerce força sobre o êmbolo. Após de calor serem fornecidos ao gás, o sistema atinge um novo estado de equilíbrio mecânico e termodinâmico, ficando o êmbolo a uma altura de em relação à base do cilindro. Determine a pressão e a temperatura do gás ideal:
a) na condição inicial;
b) no novo estado de equilíbrio.
Observação:
- Considere que não existe atrito entre o cilindro e o êmbolo.
Dados:
- Massa do gás ideal: $0{,}01 \ kg$;
- Calor específico a volume constante do gás ideal: $1.000 \ J/kg \cdot K$;
- Altura inicial do êmbolo em relação à base do cilindro: $X_1 = 1 \ m$;
- Área da base do êmbolo: $0{,}01 \ m^{2}$;
- Constante elástica da mola: $4.000 \ N/m$;
- Massa do êmbolo: $20 \ kg$;
- Aceleração da gravidade: $10 \ m/s^{2}$; e
- Pressão atmosférica: $100.000 \ Pa$.
- Considere que não existe atrito entre o cilindro e o êmbolo.
Dados:
- Massa do gás ideal: $0{,}01 \ kg$;
- Calor específico a volume constante do gás ideal: $1.000 \ J/kg \cdot K$;
- Altura inicial do êmbolo em relação à base do cilindro: $X_1 = 1 \ m$;
- Área da base do êmbolo: $0{,}01 \ m^{2}$;
- Constante elástica da mola: $4.000 \ N/m$;
- Massa do êmbolo: $20 \ kg$;
- Aceleração da gravidade: $10 \ m/s^{2}$; e
- Pressão atmosférica: $100.000 \ Pa$.