Uma amostra de gás é aquecida em um cilindro usando 350 kJ de calor. Ao mesmo tempo, um cilindro comprime o gás, usando 650 kJ de trabalho. Qual é a variação de energia interna do gás durante este processo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um gás que recebe 350 kJ de calor e, ao mesmo tempo, sofre uma compressão que envolve 650 kJ de trabalho. Nosso objetivo aqui é descobrir como a energia interna desse gás muda durante esse processo. Para resolver isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que basicamente relaciona calor, trabalho e a variação da energia interna.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é expressa pela fórmula:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor trocado com o ambiente. Se o sistema recebe calor, é positivo. -
é o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, é positivo.
Passo 3
Agora, vamos analisar os sinais para os valores que temos:
- O gás recebe 350 kJ de calor, então
. - O trabalho de compressão de 650 kJ está sendo realizado sobre o gás, ou seja, o ambiente está fazendo trabalho no gás. Segundo a convenção da fórmula que estamos usando, isso significa que o trabalho realizado pelo sistema (
) é negativo. Portanto, .
Passo 4
Substituindo os valores na fórmula da Primeira Lei da Termodinâmica:
Resposta
A variação de energia interna do gás durante o processo é de 1000 kJ.