Um motor de automóvel realiza 520 kJ de trabalho e produz 220 kJ de energia na forma de calor. Qual a variação da energia interna do motor? Considere o motor, o combustível e os gases do escapamento como um sistema fechado.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão juntos! A gente tem um motor de carro que realiza 520 kJ de trabalho e libera 220 kJ de calor. Nosso objetivo aqui é descobrir qual foi a variação da energia interna desse motor. Para isso, vamos usar os conceitos de termodinâmica, especificamente a Primeira Lei da Termodinâmica, que fala sobre a conservação da energia em sistemas fechados. Vamos precisar entender como calcular a variação de energia interna usando o trabalho realizado e a quantidade de calor trocada.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que diz:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor adicionado ao sistema. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
Agora, vamos identificar os valores que temos na questão:
- O motor realiza 520 kJ de trabalho, ou seja, o sistema (motor) está realizando trabalho para o ambiente. Então,
. - O motor produz 220 kJ de energia na forma de calor, o que significa que o calor está saindo do sistema. Portanto, o calor não está sendo adicionado, mas sim retirado. Assim,
(o sinal negativo indica que o calor está saindo do sistema).
Passo 4
Vamos agora substituir esses valores na fórmula da Primeira Lei da Termodinâmica:
Substituindo:
Passo 5
Fazendo as contas:
Resposta
A variação da energia interna do motor é de -740 kJ.