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Calcule
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)
e
; © o sistema absorve
de trabalho da vizinhança.
Calcule
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente precisa calcular a variação de energia interna, que é representada por
. 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 (
) e trabalho (
) 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:
Aqui,
é a variação da energia interna do sistema,
é o calor trocado com o ambiente, e
é o trabalho realizado pelo sistema. É importante lembrar que:
- Se
for positivo, o sistema está absorvendo calor (endotérmico). - Se
for negativo, o sistema está liberando calor (exotérmico). - Se
for positivo, o sistema está realizando trabalho sobre o ambiente. - Se
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,
(porque está liberando calor) e
(trabalho feito pelo sistema).
Aplicando a primeira lei:
Como
é negativo, o processo é exotérmico.
Passo 4
Caso (b):
e
.
Aqui,
(sistema está absorvendo calor) e
(trabalho feito sobre o sistema pelo ambiente).
Aplicando a primeira lei:
Como
é positivo, mas o valor total 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
de trabalho da vizinhança.
Aqui, não foi dado o valor de
, então vamos assumir que
(nenhuma troca de calor mencionada). O trabalho absorvido significa que
(trabalho feito sobre o sistema).
Aplicando a primeira lei:
Como
, 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)
→ Processo exotérmico;
(b)
→ Processo endotérmico;
©
→ Processo não é nem endotérmico nem exotérmico.