Fornecem-se 5,0 calorias de energia sob forma de calor a um sistema termodinâmico, enquanto se realiza sobre ele trabalho de 13 joules. Nessa transformação, a variação de energia interna do sistema é, em joules: (Dado: 1,0 cal =4,2 J )
a) -8
b) 8
c) 13
d) 21
e) 34

Passo 1

Vamos resolver um exercício de termodinâmica. O enunciado nos diz que um sistema termodinâmico recebe 5,0 calorias de energia na forma de calor e, ao mesmo tempo, está sendo realizado um trabalho de 13 joules sobre ele. Precisamos encontrar a variação da energia interna do sistema em joules. Para isso, vamos precisar entender a relação entre calor, trabalho e variação de energia interna, além de converter unidades de calorias para joules.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as calorias para joules, já que a unidade padrão no Sistema Internacional é o joule (J). Sabemos que:
1,0 , cal = 4,2 , J
Então, para 5,0 calorias:
5,0 , cal times 4,2 , Jcal = 21,0 , J
Ou seja, o sistema recebe 21,0 J de energia na forma de calor.

Passo 3

Agora, vamos aplicar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna ( De) com o calor ( ) e o trabalho ( ) realizados:
Aqui:
  • é o calor fornecido ao sistema (positivo se o sistema recebe calor).
  • é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente).
No nosso caso, o trabalho é realizado sobre o sistema, o que significa que o sistema está recebendo trabalho. Portanto, devemos considerar como positivo.

Passo 4

Substituindo os valores na equação:
De
De
De

Resposta

A variação de energia interna do sistema é 8 J.
Alternativa b) 8

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