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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 1,2 times 10^5 , J. 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:
De
Onde:
  • De é a variação da energia interna do sistema.
  • Q é a quantidade de calor fornecida ao sistema.
  • W é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

O próximo passo é calcular a quantidade de calor Q fornecida ao gás. Sabemos que a potência P 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:
30 , min times 60 , smin = 1800 , s
Agora, calculamos o calor fornecido usando a relação entre potência, tempo e energia:
Q = P times t = 100 , W times 1800 , s = 1,8 times 10^5 , J

Passo 4

Já temos o valor do trabalho realizado pelo gás, que é W = 1,2 times 10^5 , J. Agora, aplicamos a Primeira Lei da Termodinâmica para encontrar a variação da energia interna:
De

Resposta

A variação de energia interna do gás durante o aquecimento é de 6,0 times 10^4 , J.

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