(Originais Teachy 2023) - Questão Muito Difícil de Física

Uma amostra de gás ideal realiza um ciclo termodinâmico composto por duas transformações. A primeira transformação é uma expansão isotérmica a partir de um volume inicial de 2,0 m^3 até um volume final de 4,0 m^3, sob a ação de uma fonte de calor que mantém a temperatura constante a 300 K. Durante a expansão, o gás realiza um trabalho de 400 J. A segunda transformação é uma compressão adiabática, na qual o gás é comprimido até seu volume inicial. Para a compressão adiabática, sabe-se que a razão entre os calores específicos do gás (Cp/Cv) é igual a 5/3. Despreze os efeitos da gravidade e considere que o gás ideal se comporta de acordo com a equação PV = nRT, onde P é a pressão, V é o volume, n é a quantidade de matéria do gás, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura do gás. Sabendo que a constante dos gases ideais R = 8,31 J/(mol·K), calcule: 1) O trabalho realizado pelo gás na compressão adiabática. 2) A variação de energia interna do gás para o ciclo completo, assumindo que a energia interna do gás na expansão isotérmica é a mesma que na compressão adiabática.