Primeira Lei da Termodinâmica: Numa compressão isotérmica, o trabalho realizado sobre o gás é 800 J. O calor cedido pelo gás no processo e a variação da energia interna, em joules, são iguais, respectivamente, a:
A) 800, 800.
B) 800, –800.
C) zero, 800.
D) 800, zero.
A) 800, 800.
B) 800, –800.
C) zero, 800.
D) 800, zero.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de Termodinâmica sobre a Primeira Lei. Basicamente, a pergunta fala sobre uma compressão isotérmica, onde o trabalho realizado sobre o gás é de 800 J. A gente precisa descobrir o calor que o gás liberou nesse processo e como a energia interna dele mudou. Para isso, vamos precisar usar a Primeira Lei da Termodinâmica e entender o que acontece em uma transformação isotérmica.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é uma forma da conservação de energia para sistemas termodinâmicos. Ela é expressa pela equação:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor trocado entre o sistema e o ambiente. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
É importante notar que aqui estamos usando a convenção onde
é positivo se o trabalho é realizado pelo sistema.
Passo 3
Agora, como a compressão é isotérmica (temperatura constante), para um gás ideal, a variação da energia interna (
) depende apenas da variação de temperatura. Já que a temperatura não muda, temos:
Passo 4
Com
, podemos simplificar a Primeira Lei da Termodinâmica:
Isso nos leva a:
Ou seja, o calor trocado
é igual ao trabalho
.
Passo 5
Na questão, foi dado que o trabalho realizado sobre o gás é de 800 J. Mas na nossa equação,
é o trabalho realizado pelo sistema. Então, se o trabalho é realizado sobre o gás, isso significa que o trabalho
realizado pelo sistema é negativo:
Passo 6
Substituindo
na equação
:
Isso significa que o gás liberou 800 J de calor para o ambiente, ou seja, o calor
é negativo.
Passo 7
Resumindo:
- Trabalho realizado pelo sistema:
- Calor liberado pelo sistema:
- Variação da energia interna:
Resposta
A opção correta é B) 800, –800.