Question

Considere a seguinte situação: Um gás possui energia interna de 700 J, este gás recebe uma quantidade de calor equivalente à 250 J. Simultaneamente, é comprimido mecanicamente e um trabalho de 100 J é realizado sobre ele. Indique o valor da energia interna desse gás no final do processo.​

Answer 1

A energia interna final do gás é de 1050 J.

A primeira lei da termodinâmica baseia-se na conservação de energia de um sistema e diz que o calor recebido pelo sistema é utilizado na realização de trabalho ou para aumentar sua energia interna. Matematicamente:

$\Delta U=Q-W$

sendo

$\Delta U$ : variação de energia interna (J)

$Q$ : calor (J)

$W$ : trabalho (J)

Quando o sistema recebe calor, adota-se $\textbf{Q > 0}$. Caso o calor seja cedido, tem-se $\textbf{Q < 0}$. Além disso, em processos de expansão (aumento de volume), diz-se que o gás realiza o trabalho e, então, $\textbf{W > 0}$. Por outro lado, em processos envolvendo compressão (diminuição de volume), diz-se que o trabalho é realizado sobre o gás e, então, $\textbf{W < 0}$. Logo:

$\Delta U=Q-W\\ \\\Delta U=250-(-100)\\ \\\Delta U=350 \ J$

Assim, a variação de energia interna do gás é de 350 J. Por definição, a variação de energia interna é dada pela diferença entre a energia interna final e a inicial:

$\Delta U = U_f-U_i$

sendo

$U_f$ : energia interna final (J)

$U_i$ : energia interna inicial (J)

Logo, a energia interna final pode ser calculada por:

$\Delta U = U_f-U_i\\ \\350=U_f-700\\ \\U_f=350+700\\ \\U_f=1050 \ J$

Bons estudos!! Espero ter ajudado