Uma amostra contendo 10⁻⁴ mol de um gás ideal monoatômico, neutro, à temperatura de 127 °C, encontra-se confinado num cilindro, sendo que sua base e seu êmbolo formam um capacitor, conforme a figura abaixo. As placas do capacitor são planas e paralelas, com área de 5,0 cm², distantes de 0,83 cm e carregadas com carga constante Q distribuídas uniformemente. A placa positiva pode mover-se livremente entre as duas paredes, enquanto a placa negativa é fixa. Considere a permissividade dielétrica do gás ε₀ ≅ 9,0 ×10⁻¹² C²/N•m² e a constante universal dos gases R = 8,3 J/mol•K.

Nestas condições, desprezando os efeitos de borda do capacitor e admitindo o cilindro termicamente isolado do meio externo, calcule:

a) a carga do capacitor, com o sistema gás-capacitor em equilíbrio, lembrando que a força elétrica entre as placas do capacitor F_el = 1/2QE, onde E é o campo elétrico no interior do capacitor; (3,0 pontos)

b) a ddp entre os terminais do capacitor ao comprimir-se isobaricamente o gás até uma temperatura de 27 °C. (2,0 pontos)