Considere uma garrafa térmica de café, a qual é então vigorosamente agitada sacudida. Considerando o café como o sistema, responda: (a) a temperatura vai subir?; (b) será adicionado calor ao sistema?; © será realizado trabalho sobre o sistema?; (d) Sua energia interna mudará?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma garrafa térmica de café que está sendo agitada vigorosamente. A gente vai analisar, considerando apenas o café como o sistema, como essa ação de sacudir pode afetar algumas propriedades térmicas e energéticas do café. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos básicos de termodinâmica, como temperatura, calor, trabalho e energia interna.
Passo 2
Primeiro, quando a gente agita uma garrafa térmica de café, está basicamente fazendo com que o café se mova mais rápido. Esse movimento mais intenso das partículas do café pode influenciar a temperatura dele. Aqui, a gente precisa lembrar que temperatura está relacionada à energia cinética média das partículas em um sistema.
Passo 3
Vamos falar sobre a primeira lei da termodinâmica, que é essencial pra entender essas mudanças. A primeira lei diz que a variação da energia interna (
) de um sistema é igual ao calor adicionado ao sistema (
) menos o trabalho realizado pelo sistema (
):
Isso significa que a energia interna do café pode mudar se houver transferência de calor ou realização de trabalho.
Passo 4
Agora, vamos analisar cada pergunta:
a) A temperatura vai subir?
Sim, a temperatura provavelmente vai subir. Quando a garrafa é agitada, as partículas do café se movem mais rápido, aumentando a energia cinética média delas, o que se reflete em um aumento da temperatura.
b) Será adicionado calor ao sistema?
Não necessariamente. Agitar a garrafa não implica que estamos adicionando calor externo ao café. O aumento de temperatura vem do trabalho feito para agitar, não de uma transferência de calor de uma fonte externa.
c) Será realizado trabalho sobre o sistema?
Sim, o ato de agitar a garrafa envolve a realização de trabalho sobre o sistema (o café). Esse trabalho é a energia que você gasta para movimentar o café dentro da garrafa.
d) Sua energia interna mudará?
Sim, a energia interna do café aumentará. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, como há trabalho realizado sobre o sistema sem a adição de calor, a energia interna (
) aumenta.
Resposta
a) Sim, a temperatura do café vai subir.
b) Não, não será adicionado calor ao sistema.
c) Sim, será realizado trabalho sobre o sistema.
d) Sim, a energia interna do café mudará.