Question

Um sistema ganha 200 joules em forma de calor e imediatamente realiza um trabalho de 400 joules. Determine a variaçao da energia interna.

Answer 1

Vamos lá... 

Pela primeira lei da Termodinâmica, temos que: 

Q = U + W 

sendo: Q = quantidade de calor fornecida ao sistema; U = variação da energia interna do mesmo e W = trabalho realizado. 

Esta ideia é um tanto intuitiva. Imagine que você tem um recipiente com gás, a princípio em repouso mecânico, e possui também um êmbolo que está livre pra oscilar na direção vertical. Agora imagine que você coloque uma fonte térmica, um isqueiro, por exemplo. Depois de passar um certo tempo, o isqueiro, que está fornecendo uma certa quantidade de calor ao sistema (Q), vai provocar uma taxa de variação de temperatura no mesmo, agitando as moléculas do gás, e promovendo variação de energia interna. Com isso, o gás tende a se expandir, movimentando o êmbolo para cima. Ou seja, você forneceu valor (Q), e resultou em variação da energia interna (U) e ainda realizou trabalho/deslocamento (W). Esta é a explicação da Primeira Lei da Termodinâmica. 

Mas voltando ao problema, temos: 

Q = U + W 

Se o sistema recebe 200 J de calor, ou seja, Q = 200 J ; e realiza um trabalho de 200 J, W = 200 J, substituindo temos: 

200 J = U + 200 J 

Quando você acha que deve ser o valor da energia interna (U) para que a igualdade seja válida? 

Basta operar: 

200 J - 200 J = U 

Logo U = 0 J (ZERO) 

Espero ter ajudado !