O nitrogênio gasoso é confinado em um cilindro sob pressão atmosférica constante . volume do gás diminui para 2,10 quando de energia são transferidos na forma de calor para a vizinhança. Qual a variação na energia interna do gás?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos gás nitrogênio ( ) confinado em um cilindro com pressão atmosférica constante ( ). O volume do gás diminui para quando de energia são transferidos como calor para a vizinhança. Queremos descobrir qual foi a variação na energia interna do gás.
Vamos precisar usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna ( ) com o calor trocado ( ) e o trabalho realizado ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a fórmula da Primeira Lei da Termodinâmica:
Aqui:
  • é a variação da energia interna do gás.
  • é o calor trocado entre o sistema e a vizinhança.
  • é o trabalho feito pelo sistema.

Passo 3

Vamos interpretar os sinais:
  • Como de energia foram transferidos como calor para a vizinhança, isso significa que o sistema perdeu calor. Portanto, .
  • O trabalho feito pelo gás ocorre quando ele muda de volume. A fórmula para o trabalho realizado por um gás a pressão constante é:
Onde:
  • é a pressão.
  • é a variação de volume.

Passo 4

Vamos calcular :
O volume diminuiu, então é negativo, indicando que o gás fez trabalho sobre o ambiente.

Passo 5

Precisamos converter o volume de litros para metros cúbicos, já que a pressão está em Pascal:
Então,

Passo 6

Calcular o trabalho :
O trabalho é negativo, o que significa que o sistema realizou trabalho sobre a vizinhança.

Passo 7

Agora, aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica:

Resposta

A variação na energia interna do gás nitrogênio é de .

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