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
.