Um gás inicialmente a está contido em um conjunto cilindro-pistão. Esse gás passa por um processo adiabático que faz sua temperatura aumentar para . Durante esse processo, a troca de calor entre o gás e a sua vizinhança é positiva, negativa ou nula?
Passo 1
Esse exercício é uma pegadinha! Ele pede para a gente descobrir o sinal de uma troca de calor durante um processo que faz a temperatura do gás aumentar. Como a temperatura do gás aumenta, a gente tende a achar que isso acontece, porque o gás ganha energia por calor. Ou seja, por esse pensamento, a gente falaria que é positivo .
No entanto, o enunciado diz que o processo de aumento de temperatura é adiabático! Um processo adiabático é um processo sem troca de energia por calor! Ou seja, nesse processo:
Mas se o sistema (gás) não recebe energia por calor, como ele aumenta a temperatura? Isso vai ser explicado na próxima etapa.
Passo 2
Além da troca de energia por calor, existe um outro tipo de troca de energia muito comum na termodinâmica: o trabalho. Se o sistema não ganhou energia por calor, certamente ganhou energia através de trabalho. A figura abaixo mostra dois exemplo de trabalho sendo realizado sobre o gás e fazendo suas moléculas se energizarem e se agitarem mais.
Mesmo que a gente não conheça a forma exata como o trabalho foi realizado, o fato importante pro exercício é entender que a troca de calor entre o gás e a sua vizinhança é nula!