Um sistema é aquecido de a e, em seguida, é mantido em repouso. Se a energia interna inicial é de 150 J e o calor transferido é de 100 J , calcule a energia interna final.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um sistema que é aquecido de para e depois fica parado. A gente sabe que a energia interna inicial desse sistema é de 150 J e que foi transferido um calor de 100 J para ele. O que precisamos descobrir é qual foi a energia interna final desse sistema. Para resolver isso, vamos usar o conceito de Energia Interna da termodinâmica, especificamente a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona energia interna, calor e trabalho.

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica nos diz que a variação da energia interna ( ) de um sistema é igual ao calor ( ) que entra no sistema menos o trabalho ( ) que o sistema realiza. A fórmula é:
Mas como o sistema está em repouso depois de ser aquecido, ele não realiza nenhum trabalho ( ). Então, a fórmula simplifica para:
Isso significa que a mudança na energia interna é apenas igual ao calor transferido.

Passo 3

Agora, vamos aplicar os valores que temos na fórmula. Sabemos que a energia interna inicial ( ) é de 150 J e o calor transferido ( ) é de 100 J. A energia interna final ( ) será:
Como , fica:

Resposta

A energia interna final do sistema é de 250 J.

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onde é o ângulo entre a vertical e a linha que liga o centro do hemisfério ao centro da esfera.
a) Qual o valor de ?
b) Determine a força de atrito que age sob a esfera em função do ângulo .
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