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Calcule De e determine se o processo é endotérmico ou exotérmico para os seguintes casos: (a) um sistema libera 113 kJ de calor para a vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho na vizinhança; (b) q=1,62 kJ e w=-874 kJ; © o sistema absorve 63,5 kJ de trabalho da vizinhança.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente precisa calcular a variação de energia interna, que é representada por De. Além disso, vamos descobrir se o processo é endotérmico (absorve calor) ou exotérmico (libera calor). Para resolver isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona calor ( q) e trabalho ( w) à variação de energia interna. Vamos precisar das fórmulas e entender bem o que cada termo significa.

Passo 2

A primeira lei da termodinâmica diz que:
De
Aqui, De é a variação da energia interna do sistema, q é o calor trocado com o ambiente, e w é o trabalho realizado pelo sistema. É importante lembrar que:
  • Se q for positivo, o sistema está absorvendo calor (endotérmico).
  • Se q for negativo, o sistema está liberando calor (exotérmico).
  • Se w for positivo, o sistema está realizando trabalho sobre o ambiente.
  • Se w for negativo, o ambiente está realizando trabalho sobre o sistema.
Vamos aplicar isso para cada caso.

Passo 3

Caso (a): O sistema libera 113 kJ de calor para a vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho na vizinhança.
Aqui, q = -113, kJ (porque está liberando calor) e w = 39, kJ (trabalho feito pelo sistema).
Aplicando a primeira lei:
De
Como q é negativo, o processo é exotérmico.

Passo 4

Caso (b): q = 1,62, kJ e w = -874, kJ.
Aqui, q = 1,62, kJ (sistema está absorvendo calor) e w = -874, kJ (trabalho feito sobre o sistema pelo ambiente).
Aplicando a primeira lei:
De
Como q é positivo, mas o valor total de De é negativo, devemos observar o sinal do calor para determinar a natureza do processo. Porém, como o sistema absorveu calor, o processo é endotérmico.

Passo 5

Caso ©: O sistema absorve 63,5, kJ de trabalho da vizinhança.
Aqui, não foi dado o valor de q, então vamos assumir que q = 0 (nenhuma troca de calor mencionada). O trabalho absorvido significa que w = -63,5, kJ (trabalho feito sobre o sistema).
Aplicando a primeira lei:
De
Como q = 0, não há troca de calor, então o processo não é nem endotérmico nem exotérmico; a variação de energia interna é apenas devido ao trabalho.

Resposta

(a) De → Processo exotérmico;
(b) De → Processo endotérmico;
© De → Processo não é nem endotérmico nem exotérmico.

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