Um sistema é resfriado de
a
e, em seguida, é expandido. Se a energia interna inicial é de 200 J e o trabalho realizado é de - 30 J , calcule a energia interna final.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão nos fala sobre um sistema que é resfriado de
para
e depois é expandido. A energia interna inicial do sistema é de 200 J, e o trabalho realizado é de -30 J. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a energia interna final desse sistema. Para isso, vamos usar conceitos da termodinâmica, especificamente a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna com o calor trocado e o trabalho realizado.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é essencialmente uma declaração da lei da conservação da energia aplicada aos sistemas termodinâmicos. A fórmula dessa lei é:
Onde:
-
é a variação da energia interna do sistema. -
é o calor trocado com o ambiente (positivo se o sistema recebe calor, negativo se libera). -
é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se o sistema realiza trabalho, negativo se o trabalho é realizado sobre o sistema).
Passo 3
No enunciado, temos:
- Energia interna inicial (
) = 200 J - Trabalho realizado (
) = -30 J (o sinal negativo indica que o trabalho está sendo realizado sobre o sistema)
Queremos encontrar a energia interna final (
). Para isso, precisamos calcular a variação da energia interna (
) e depois somar isso à energia interna inicial.
Passo 4
Primeiro, rearranjamos a fórmula da primeira lei da termodinâmica para encontrar
:
Mas ainda precisamos do valor de
, o calor trocado. A questão menciona que o sistema foi resfriado, o que significa que ele perdeu calor. Portanto,
será negativo. No entanto, como não temos informações específicas sobre a quantidade de calor perdida durante o resfriamento, podemos considerar que toda a variação da energia interna está relacionada ao trabalho realizado.
Passo 5
Assumindo que o calor trocado devido ao resfriamento já está incluído na variação da energia interna, podemos simplificar a relação para:
Substituindo os valores fornecidos:
Resposta
A energia interna final do sistema é de 170 J.
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onde
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a) Qual o valor de ?
b) Determine a força de atrito que age sob a esfera em função do ângulo .
a) Qual o valor de
b) Determine a força de atrito que age sob a esfera em função do ângulo
Um sistema é aquecido de
a
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deve satisfazer:
Um sistema é aquecido de
a
e, em seguida, é comprimido. Se o calor transferido é de 100 J e o trabalho realizado é de 50 J , calcule a variação da energia interna.