Question

como pode ser obtida a relação entre o calor trocado cal e a variação de energia J que hipóteses foram levantadas para estabelecer essa relação

Answer 1

Quando colocamos um gás ideal dentro de um recipiente, onde suas paredes sejam móveis e a superfície permita a troca de calor, podemos relacionar que:

- quando fornecemos energia a esse gás (calor), suas moléculas ficam mais agitadas, se expandem e geram trabalho;

- a energia interna desse gás muda conforme o calor seja introduzido e o trabalho realizado;

Desse modo, podemos dizer que a expressão matemática que rege esse fenômeno é:

ΔU = Q - W,

onde ΔU é a energia interna do gás, Q é o calor fornecido e W é o trabalho realizado.

O trabalho W se dá pela expansão do gás e a pressão exercida por ele. Assim, temos que

W = p.∫dV,

sendo p a pressão e dV a variação de volume. Quando o recipiente não for móvel e o volume do gás for constante, então temos que W = 0.

O calor Q é dado pela colorimetria como a relação da massa do gás, seu calor específico e a variação de temperatura que o gás sofre:

Q = m.cp.ΔT,

sendo m a massa do gás, cp o seu calor específico e ΔT a variação de temperatura. Caso as paredes do recipiente sejam isolantes, e o processo ocorre sem trocas de calor, então Q = 0.

Desse modo, vemos que a energia interna de um gás depende do calor que ele recebe e do trabalho que ele realiza.