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uma determinada massa de gás perfeito é aquecida por 30 min em uma fonte de calor de potência constante e igual a 100W. Durante esse aquecimento, o gás se expande e realiza um trabalho de 1,2x10^5J. Determine a variação de energia interna do gás durante o aquecimento.
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uma determinada massa de gás perfeito é aquecida por 30 min em uma fonte de calor de potência constante e igual a 100W. Durante esse aquecimento, o gás se expande e realiza um trabalho de 1,2x10^5J. Determine a variação de energia interna do gás durante o aquecimento.
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Passo 1
Vamos resolver um exercício de Termodinâmica, mais especificamente sobre a Primeira Lei da Termodinâmica. O problema nos informa que uma massa de gás perfeito é aquecida por 30 minutos com uma fonte de calor de potência constante de 100 W. Durante esse aquecimento, o gás se expande realizando um trabalho de
. Nosso objetivo é determinar a variação de energia interna do gás durante esse processo.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é a Primeira Lei da Termodinâmica, que é essencial para resolver esse tipo de problema. A Primeira Lei estabelece que:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é a quantidade de calor fornecida ao sistema. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
O próximo passo é calcular a quantidade de calor
fornecida ao gás. Sabemos que a potência
da fonte de calor é de 100 W e que ela agiu por 30 minutos. Primeiro, convertemos o tempo de minutos para segundos para manter as unidades consistentes:
Agora, calculamos o calor fornecido usando a relação entre potência, tempo e energia:
Passo 4
Já temos o valor do trabalho realizado pelo gás, que é
. Agora, aplicamos a Primeira Lei da Termodinâmica para encontrar a variação da energia interna:
Resposta
A variação de energia interna do gás durante o aquecimento é de
.