Termodinamica

Para resfriar água para beber, um estudante colocou 600 mL de água em uma garrafa pet de capacidade 2,0L no interior de um freezer a 7°C. Inicialmente, a água e a garrafa estavam à temperatura ambiente de 27°C ( um dia típico de verão). Após alcançar o equilibrio térmico, o ar no interior da garrafa, que, inicialmente, está sobre pressão de 1 atm, sofre uma transformação isobárica no decorrer do seu resfriamento, vindo a amassar-se. Considerando que a garrafa com água é o único objeto no interior do freezer e que o ar no interior da garrafa se comporta como um gás ideal, o módulo do trabalho realizado sobre o ar no interior da garrafa devido ao resfriamento foi, aproximadamente:
a) 30J
b) 15J
c) 25J
d) 10J
e) 5J

Spoiler:

Essa questão realmente não sei resolver, então gostaria de uma explicação, desde já agradeço

Boa noite, o que ocorre é o seguinte: Há uma garrafa de 2L preenchida com 600ml de água, portanto, os 1,4L restantes da garrafa estão preenchidos por ar.
Temos então 1,4L de ar à pressão de 1 atm e a uma temperatura de 300K.
Quando a garrafa vai para o freezer, a temperatura do ar diminuirá para 280K, ocorrerá uma transformação isobárica(pressão constante), portanto o volume deverá diminuir para manter válida a equação de Clapeyron, fato que é visto quando a garrafa amassa.
Encontrando o volume final:
[latex] \frac{V_0}{T_0} = \frac{V_f}{T_f} \rightarrow \frac{1,4}{300}=\frac{V_f}{280} \therefore V_f=1,307 \:L [/latex]
Sabemos então a variação de volume do ar presente na garrafa, e a sua pressão ficou constante em 1 atm, logo podemos calcular o trabalho. Como a resposta está em J, precisamos transformar a pressão para Pa e o volume para m³:
[latex] W = P\Delta V=1atm.(1,307-1,4)L
=-1,01.10^5Pa.0,093.10^{-3}m^3=-9,43\:J [/latex]
Ou seja, o gás no interior da garrafa realizou um trabalho negativo, pois seu volume diminuiu. Como o que queremos é o trabalho realizado sobre o ar na garrafa, ou seja, o trabalho realizado pelo ar do freezer, basta tomar o negativo do valor encontrado: 9,43 J. O valor que mais se aproxima disso é o da alternativa D.

Muito obrigada!!!