Um sistema é constituído por 3 kg de água a . Mediante a agitação da água por meio de um agitador, 25 kJ de trabalho são feitos sobre o sistema e, ao mesmo tempo, se removem 15 kcal de calor. Qual a variação da energia interna do sistema?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre termodinâmica, especificamente sobre como energia interna de um sistema muda quando fazemos trabalho sobre ele e trocamos calor com o ambiente. A gente tem 3 kg de água a 80°C, onde são aplicados 25 kJ de trabalho e retirados 15 kcal de calor. Vamos usar a primeira lei da termodinâmica para descobrir a variação da energia interna desse sistema.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que basicamente diz que a variação da energia interna ( ) de um sistema é igual à quantidade de calor trocada ( ) mais o trabalho realizado sobre o sistema ( ). Isso é representado pela fórmula:
Aqui,
  • é o calor que entra ou sai do sistema. Se o calor sai, consideramos negativo.
  • é o trabalho feito sobre o sistema. Se o trabalho é feito sobre o sistema, é positivo.

Passo 3

Vamos identificar o que temos no problema:
  • Trabalho feito sobre o sistema:
  • Calor retirado do sistema:
Mas atenção! As unidades estão diferentes (kJ e kcal). Precisamos converter tudo para a mesma unidade. Vamos converter kcal para kJ, sabendo que:
Então,

Passo 4

Agora, substituímos esses valores na fórmula da primeira lei da termodinâmica:
Isso significa que a energia interna do sistema diminuiu.

Resposta

A variação da energia interna do sistema é de -37,76 kJ.

Exercícios relacionados

Considere: 250 mL de fluoreto de sódio cloreto de sódio de fluoreto de bário . Determine a concentração de todas as espécies presentes se o pH final for
Um sistema gasoso ideal troca com o meio externo 500 joules em forma de calor. Considerando que este processo seja um resfriamento isométrico, determine o trabalho e a energia interna, respectivamente.
Durante uma transformação termodinâmica e isotérmica a 300 K, a energia interna variou em J. Considerando esses dados, calcule a variação da entropia do sistema termodinâmico.
Considere: 100 de acetato de níquel de fluoreto de sódio de solução de bicarbonato de potássio . Determine o balanço de carga e massa.