Um gás ideal, inicialmente na pressão p1 = 0,3atm, ocupa um volume V1 = 0,1 litro e está a uma temperatura T1 = 300,0K sendo aquecido à pressão constante até atingir o volume V2 = 0,4 litros. Considerando-se 1,0atm = 105 N/m2 , é correto afirmar:

Para resolver este problema, é necessário aplicar a equação de estado dos gases ideais, que relaciona a pressão, volume e temperatura de um gás ideal. A equação é dada por:

PV = nRT

Onde P é a pressão do gás, V é o volume do gás, n é a quantidade de substância do gás (em moles), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura do gás em Kelvin.

No problema, temos que o gás inicialmente está a uma pressão p1 = 0,3atm, volume V1 = 0,1 litro e temperatura T1 = 300,0K. Depois de ser aquecido à pressão constante, o volume do gás aumenta para V2 = 0,4 litros.

Para encontrar a temperatura final do gás, podemos utilizar a equação de estado dos gases ideais. Como a pressão é constante, podemos escrever:

p1V1 = p2V2

Como a pressão é constante, p1 = p2. Logo, podemos escrever:

V1 = V2(T2/T1)

Substituindo os valores dados, temos:

0,1 = 0,4(T2/300,0)

Resolvendo para T2, encontramos:

T2 = 750,0K

Agora, para encontrar a resposta correta, precisamos analisar as opções dadas. A opção A) está errada, pois o trabalho realizado durante a expansão não é de 6,0J. A opção B) também está errada, pois a temperatura final do gás não é de 800,0K.

A opção C) está errada, pois o trabalho realizado durante todo o processo não é de 30,0kJ. A opção D) também está errada, pois a quantidade de calor trocada pelo gás e o exterior durante todo o processo não é de 20,0J.

A opção E) é a correta, pois após ser resfriado isocoricamente até alcançar a pressão de 0,1atm, o gás atinge a temperatura de 400,0K. Isso pode ser comprovado utilizando a equação de estado dos gases ideais novamente.

Portanto, a resposta correta é a opção E).