Física, perguntado por Redwinn, 4 meses atrás

Um sistema recebe 600 calorias de energia, sendo que 400 calorias são convertidas em trabalho. Calcule a variação da energia interna do sistema.

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Soluções para a tarefa

Respondido por Kin07

A variação de energia interna é de ΔU = 908 Joules.

Primeira Lei da Termodinâmica:

Quando um sistema passa por um processo termodinâmico, sua energia total é composta de duas partes:

Energia externa: é a energia trocada pelo sistema com o meio exterior na forma de calor e trabalho, não fazendo parte dele.

Energia interna: é a energia que está no interior do sistema, ou seja, é intrínseca a ele.

De acordo com o princípio da conservação da energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra.

A primeira lei da Termodinâmica não é a equação de conservação de

energia – ela diz respeito à possibilidade de conversão de calor em trabalho e vice-versa. Formalmente, pode-se escrever que:

“A soma do calor trocado por um sistema e do trabalho realizado por ou em um sistema é igual à variação da energia interna desse sistema.”

Assim podemos escrever matematicamente a expressão:

$\boxed{ \displaystyle \sf Q = \mathcal{ \ T} + \Delta U }$

$\boxed{ \displaystyle \sf \Delta U = Q -\mathcal{ \ T} }$

O sinal negativo do termo que representa o trabalho.

Quando:

Q > O (positivo): significa que o gás recebeu calor do exterior;

Q < O (negativo): significa que o gás cedeu calor ao exterior;

Q = O (nulo): significa que o gás não trocou calor com o exterior (transformação adiabática); todo o trabalho trocado se converteu em variação de energia interna;

ΔU > O (positivo): significa que a temperatura do gás aumentou;

ΔU < O (negativo): significa que a temperatura do gás diminuiu;

ΔU = O (nulo): significa que o processo é isotérmico; qualquer que tenha sido a troca com o exterior, a temperatura se manteve constante;

$\textstyle \sf \mathcal{ \ T} > O$ (positivo): significa que o gás sofreu expansão; o volume aumentou, portanto o gás realizou trabalho sobre o exterior;
$\textstyle \sf \mathcal{ \ T} < 0$ (negativo): significa que o gás sofreu compressão; o volume diminuiu, portanto o trabalho foi realizado sobre o gás;
$\textstyle \sf \mathcal{ \ T} = 0$ (nulo): significa que não houve variação no volume; qualquer que tenha sido a troca com o exterior, não houve realização de trabalho do gás ou do exterior.

Dados do enunciado:

Lembrando que 1 cal = 4,18 J.

$\displaystyle \sf \begin{cases} \sf Q = + \: 600\: cal \times 4,18 \: J = 2\: 580\: J \quad \to {\text{\sf calor recebido }} \\ \sf \mathcal{ \ T} = +\:400\: cal \times 4,18\: J = 1\: 672\: J \quad \to {\text{\sf trabalho realizado }} \\ \sf \Delta U = + \: ? \: J \end{cases}$