Aquecimento e Expansão Livre

O trabalho realizado por um sistema termodinâmico depende do caminho em todas as condições.

Considere um sistema de dois cilindros conectados a uma válvula de pressão. Inicialmente, o cilindro A é preenchido com um gás ideal, enquanto o cilindro B está vazio

Ao aquecer o cilindro A, o gás absorve o calor, aumentando temporariamente a pressão dentro do cilindro A, que abre a válvula de pressão. O gás se expande isotermicamente para o cilindro B, diminuindo a pressão dentro do cilindro A.

Considerando partículas de gás insignificantes nos tubos de conexão, o volume final de gás é igual à soma dos volumes de gás em ambos os cilindros.

Aqui, o trabalho é feito na válvula de pressão devido ao aquecimento do gás.

Em outro processo, considere o mesmo sistema em seu estado inicial, isolado de seus arredores, de modo que nenhum calor seja trocado.

Se a válvula for removida, o gás sofre uma rápida expansão livre no cilindro B, atingindo o mesmo volume final do primeiro processo.

Durante essa expansão, nenhum limite se move, indicando que o trabalho realizado pelo gás é zero sob expansão livre.