Em que condições se considera a variação de energia interna,
como
.
Passo 1
Vamos começar resumindo o que a pergunta está nos pedindo. Queremos saber em quais situações a variação da energia interna, representada por
, pode ser considerada igual à variação de entalpia,
. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de energia interna e entalpia, assim como as condições em que elas se relacionam dessa maneira.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a energia interna (
) de um sistema é a energia total contida nele, incluindo energia cinética e potencial das partículas. A entalpia (
), por outro lado, é definida como:
onde
é a pressão e
é o volume do sistema.
Passo 3
Agora, queremos encontrar a variação de entalpia,
. Tomando a variação na equação acima, temos:
Para que
seja igual a
, a segunda parte,
, precisa ser zero.
Passo 4
A variação
será zero quando o produto
não muda, ou seja, quando não há mudança no produto da pressão e do volume. Isso acontece quando a pressão (
) é constante e não há variação no volume (
), ou quando o sistema opera sob condições de pressão constante e qualquer variação de volume é compensada de forma que
permanece constante.
Passo 5
Outra condição importante é que o processo seja realizado a temperatura constante (isotérmico) e que não haja troca de calor de forma que a variação de entalpia seja diretamente relacionada à variação da energia interna.
Resposta
Portanto, a variação de energia interna,
, pode ser considerada igual à variação de entalpia,
, quando o processo ocorre a pressão constante e não há variação no produto
, ou seja, quando
.