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:
C) A transformação é cíclica.
C) A transformação é cíclica.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente está falando de um processo termodinâmico, que é basicamente uma mudança no estado de um gás envolvendo temperatura, pressão e volume. No exercício, a gente sabe que a energia interna do gás no estado inicial é a mesma que no estado final. Vamos precisar entender o que isso significa e ver qual característica da transformação se encaixa nessa situação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é energia interna. Na termodinâmica, a energia interna (
) de um sistema é a soma das energias cinética e potencial das moléculas que compõem o gás. Se a energia interna final é igual à inicial (
), isso indica que não houve variação de energia interna durante o processo.
Passo 3
Agora, vamos pensar no que isso implica para o processo. Se a energia interna não mudou, segundo a primeira lei da termodinâmica:
Onde:
-
é a variação da energia interna, -
é o calor trocado com o ambiente, -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Como
, então:
Isso significa que o calor absorvido pelo sistema é igual ao trabalho que ele realiza.
Passo 4
Mas o que isso tem a ver com a transformação ser cíclica? Um processo cíclico é aquele que retorna ao estado inicial após uma sequência de mudanças. Se o estado final é igual ao inicial, então o sistema completou um ciclo. Durante um ciclo, a energia interna volta ao seu valor original, o que está de acordo com o que o enunciado diz.
Passo 5
Vamos analisar a alternativa C: “A transformação é cíclica.” Pelo que vimos, como o estado final é igual ao inicial e a energia interna não mudou, a transformação realmente é cíclica.
Resposta
C) A transformação é cíclica.