Um gás contido em um cilindro é comprimido, enquanto 500 J de calor são adicionados ao sistema. Se o trabalho realizado pelo gás durante a compressão for de 300 J, qual será a variação da energia interna do gás?
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um gás dentro de um cilindro que está sendo comprimido. Durante esse processo, 500 J de calor são adicionados ao sistema e o trabalho realizado pelo gás é de 300 J. Nosso objetivo é encontrar a variação da energia interna desse gás. Para isso, vamos usar o conteúdo de Termodinâmica, especificamente a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e a energia interna.
Passo 2
A Primeira Lei da Termodinâmica é fundamental para resolver esse problema. Ela nos diz que a variação da energia interna do sistema (
) é igual ao calor adicionado ao sistema (
) menos o trabalho realizado pelo sistema (
). A fórmula fica assim:
Passo 3
Vamos identificar os valores que temos:
- O calor adicionado ao sistema (
) é de 500 J. - O trabalho realizado pelo gás (
) é de 300 J.
Mas atenção! Como o gás está sendo comprimido, o trabalho está sendo realizado sobre o gás, não pelo gás. Isso significa que o trabalho realizado pelo gás é negativo em relação à energia que ele ganha. Então,
.
Passo 4
Agora, substituímos os valores na fórmula da Primeira Lei da Termodinâmica:
Passo 5
Fazendo a conta:
Resposta
A variação da energia interna do gás é de
.