Question

3) Um sistema recebeu do meio externo a ele uma quantidade de calor igual a 8.000
cal e realizou, sobre esse meio, um trabalho de 20.000 J. Em joules, qual a variação da
energia interna desse sistema? ( considere 1 cal = 4,2 J)

Answer 1

Resposta:

- 50400 J ou - 50,4 KJ

Explicação:

Vamos encontrar tudo em caloria e depois converter para joules, porque é o que o exercício pede.

Primeira Lei da Termodinâmica

Q=W+ΔU

8.000=20.000+ΔU

ΔU= - 12.000 cal

Convertendo as unidades:

1 cal ---- 4,2 J

- 12.0000 cal ----- x

x= - 50400 J ou - 50,4 KJ

• Interpretação do resultado

》Como o gás recebe calor do meio, equivale a ser aquecido através do fogo, por exemplo. O enunciado nos diz que 20.000 J é o trabalhado realizado pelo gás. O que significa que o gás realiza trabalho? Quer dizer que ele se expandiu e seu trabalho será positivo. É como se ele fizesse força para empurrar um pistão para cima. Inclusive, o trabalho em uma expansão isobárica (pressão constante) pode ser calculado por W= P.deltaV= P(V2-V1), em que V2 é o volume final e V1 é o volume inicial. Sendo assim, o ΔU ser negativo nos mostra que a temperatura final é menor do que a inicial, fazendo com que a agitação das moléculas diminua. Note também que o gás mais realizou trabalho do que recebeu, então é de esperar que ΔU<0

》Vamos nos lembrar que ΔU= Uf - Ui, em que Uf= 3nRTf/2 e Ui= 3nRTi/2. O números de mols e o valor de R são constantes, e por isso a energia interna é função da temperatura. É importante ressaltar que esse valor de ΔU são para gases monoatômicos (xenônio, hélio etc). Gases diatômicos tem outra configuração e aumentam sua energia interna por conta dos graus de liberdade da molécula. Gases diatômicos são O2 e H2, por exemplo e se juntam para formar água.