De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna de um sistema, ΔU, é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio exterior, Q, e o trabalho, W, realizado no processo termodinâmico. Considerando-se essas informações, se um gás monoatômico expande de modo a manter-se sempre com a mesma temperatura, essa transformação pode ser representada pela equação:
(A) ΔU + W = 0
(B) ΔU – W = 0
© Q – W = 0
(D) Q + Δ U = 0
(E) Q –Δ U = 0
(A) ΔU + W = 0
(B) ΔU – W = 0
© Q – W = 0
(D) Q + Δ U = 0
(E) Q –Δ U = 0
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a Primeira Lei da Termodinâmica, que basicamente relaciona a energia interna de um sistema com o calor trocado e o trabalho realizado. O cenário é um gás monoatômico que está expandindo mantendo a mesma temperatura. Nosso objetivo é descobrir qual das equações apresentadas representa corretamente essa transformação.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é dada por:
Aqui:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor fornecido ao sistema. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
Agora, como o gás está se expandindo mantendo a mesma temperatura (processo isotérmico), precisamos entender como isso afeta a energia interna (
). Para um gás monoatômico, a energia interna depende apenas da temperatura. Então, se a temperatura não muda, a variação da energia interna também é zero:
Passo 4
Com
, podemos substituir na equação da Primeira Lei:
Isso simplifica para:
Ou seja:
Resposta
A alternativa ©
é a correta.