Uma amostra de gás em um sistema com pistão se expande, realizando 515 kJ de trabalho sobre a vizinhança ao mesmo tempo que 325 kJ de calor são adicionados ao gás. (a) qual é a variação de energia interna do gás durante o processo? (b) a pressão do gás será maior ou menor no término do processo?
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício de termodinâmica. A questão fala sobre um gás que se expande em um sistema com pistão, realizando trabalho e recebendo calor. Precisamos descobrir a variação da energia interna do gás e se a pressão do gás aumenta ou diminui ao final do processo. Para isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e energia interna.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a Primeira Lei da Termodinâmica, que diz que a variação da energia interna (
) de um sistema é igual ao calor (
) adicionado ao sistema menos o trabalho (
) que o sistema realiza sobre o ambiente. A fórmula fica assim:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores dados no exercício na fórmula. Sabemos que o trabalho realizado (
) é 515 kJ e o calor adicionado (
) é 325 kJ. Como o trabalho é feito pelo gás, consideramos
. Então:
Isso significa que a energia interna do gás diminuiu em 190 kJ durante o processo.
Passo 4
Agora, vamos pensar na pressão do gás. O gás se expandiu, ou seja, aumentou o volume. Se a temperatura não aumentou proporcionalmente, geralmente a pressão diminui quando o volume aumenta, segundo a lei dos gases ideais (
). Então, é provável que a pressão do gás seja menor no término do processo.
Resposta
(a) A variação de energia interna do gás é
.
(b) A pressão do gás será menor no término do processo.