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)
; © o sistema absorve
de trabalho da vizinhança.
Passo 1
Beleza, galera! Vamos resolver esse exercício que pede para calcular a variação de energia interna,
, e identificar se o processo é endotérmico ou exotérmico. A matéria envolvida aqui é a Termodinâmica, especificamente o primeiro princípio da termodinâmica, que relaciona calor (
) e trabalho (
) na variação de energia interna. Para resolver, vamos precisar somar esses dois valores para encontrar
e analisar os sinais para determinar a natureza do processo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a fórmula
. Aqui,
representa a variação de energia interna do sistema.
é o calor trocado com a vizinhança: se for positivo, o sistema absorve calor (endotérmico); se for negativo, o sistema libera calor (exotérmico).
é o trabalho realizado pelo sistema: se for positivo, o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança; se for negativo, o sistema recebe trabalho.
Passo 3
Vamos resolver a parte (a):
O sistema libera 113 kJ de calor para a vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho na vizinhança.
O sistema libera 113 kJ de calor para a vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho na vizinhança.
- Aqui,
kJ (porque o sistema está liberando calor). -
kJ (porque o sistema está realizando trabalho sobre a vizinhança).
Calculando
:
Para identificar se é endotérmico ou exotérmico, olhamos para
:
- Como
é negativo, o processo é exotérmico.
Passo 4
Agora, vamos para a parte (b):
kJ e
kJ.
- Aqui,
kJ (o sistema está absorvendo calor). -
kJ (o sistema está realizando trabalho sobre a vizinhança).
Calculando
:
Analisando
:
- Como
é positivo, o processo é endotérmico.
Passo 5
Por fim, a parte ©:
O sistema absorve 63,5 kJ de trabalho da vizinhança.
O sistema absorve 63,5 kJ de trabalho da vizinhança.
- Aqui,
kJ (o sistema está recebendo trabalho). - Não há informação sobre
, então assumimos kJ.
Calculando
:
Analisando
:
- Como
, não há troca de calor, então o processo não é nem endotérmico nem exotérmico. Porém, como é positivo, a energia interna do sistema aumentou devido ao trabalho recebido.
Resposta
(a)
e o processo é exotérmico.
(b)
e o processo é endotérmico.
©
e o processo não é nem endotérmico nem exotérmico, mas a energia interna do sistema aumentou.