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.

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