Um conjunto cilindro-pistão contém um gás a . Neste momento, o ar ambiente a troca de energia por calor com o gás. Logo após essa troca de energia, o pistão é comprimido até o gás atingir de temperatura. Neste momento, o ar ambiente a troca de energia com o gás. Quanto de calor o gás ganhou ou perdeu para o ambiente?
Passo 1
O gás troca calor duas vezes com o ar ambiente. Na primeira vez, ele troca de energia. Na segunda vez, ele troca de energia. O enunciado que saber a quantidade líquida de energia que o gás ganhou ou perdeu. Ou seja, ele quer que a gente calcule a quantidade de energia que o gás ganhou por calor menos a quantidade de energia que ele perdeu por calor.
Mas como podemos saber se o gás ganhou ou perdeu energia? Lembrando o que é calor! Calor é uma troca de energia que acontece do objeto mais quente para o objeto mais frio. Em outras palavras, a energia trocada por calor sai sempre do objeto com temperatura maior para entrar no objeto com temperatura menor.
Sabendo disso, vamos analisar, na próxima etapa, se o gás ganhou ou perdeu energia em cada processo de troca de calor.
Passo 2
No primeio processo, o gás tinha uma temperatura menor do que o ar ambiente . Por causa disso, o gás ganhou energia. Ou seja, ele ganhou de energia.
No segundo processo, o gás tinha uma temperatura maior do que o ar ambiente . Por causa disso, o gás perdeu energia. Ou seja, ele perdeu de energia.
Na soma dos dois processos, a troca de calor é a quantidade de energia que o gás ganhou, menos a quantidade de energia que ele perdeu.
Ou seja, o gás perdeu de energia por calor para o ar ambiente.