Um processo termodinâmico ocorre através de uma transformação, que pode variar três caraterísticas de um sistema: temperatura, pressão e volume. Considere o processo termodinâmico de um gás, em que os estados final e inicial apontaram o mesmo valor de energia interna. Sobre a transformação citada, assinale a alternativa CORRETA:
B ) Não houve troca de calor com o ambiente.
B ) Não houve troca de calor com o ambiente.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um processo termodinâmico envolvendo um gás, onde a energia interna no estado inicial e final é a mesma. A pergunta quer saber se, nesse tipo de transformação, não houve troca de calor com o ambiente. Para resolver isso, vamos usar conceitos da primeira lei da termodinâmica, que relaciona energia interna, calor e trabalho. Vamos precisar entender como esses conceitos se aplicam nessa situação.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a primeira lei da termodinâmica, que é essencial para resolver essa questão. A primeira lei pode ser escrita da seguinte forma:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor trocado com o ambiente. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Essa equação nos diz que a variação na energia interna é igual ao calor que entra no sistema menos o trabalho que ele realiza.
Passo 3
No enunciado, foi mencionado que a energia interna não mudou, ou seja:
Substituindo na primeira lei da termodinâmica:
Isso simplifica para:
Passo 4
Então, o que isso nos diz é que o calor trocado com o ambiente (
) é igual ao trabalho realizado (
). Agora, vamos analisar a alternativa B, que afirma que não houve troca de calor com o ambiente. Isso significaria que
.
Passo 5
Se
, então, pela equação
, teríamos:
Ou seja, não houve trabalho realizado pelo sistema. Porém, o enunciado não menciona nada sobre trabalho, apenas sobre a energia interna e a troca de calor.
Passo 6
Como
, pode haver troca de calor e trabalho desde que eles sejam iguais. A alternativa B afirma que não houve troca de calor, o que implicaria que não houve trabalho também. Mas isso não é necessariamente verdade, a não ser que o trabalho também seja zero, o que não foi especificado no enunciado.
Passo 7
Portanto, a afirmação de que não houve troca de calor com o ambiente (Alternativa B) não é necessariamente correta com base nas informações fornecidas. O correto seria afirmar que houve troca de calor igual ao trabalho realizado, ou seja,
.
Resposta
A alternativa B não está correta, pois a energia interna constante implica que o calor trocado com o ambiente é igual ao trabalho realizado pelo sistema (
), podendo haver troca de calor e trabalho desde que sejam equivalentes.