Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 200 J sobre as suas vizinhanças, enquanto sua energia interna aumenta 150 J . Calcule a quantidade de calor trocada pelo sistema com as suas vizinhanças.

Passo 1

Vamos lá, primeiro vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um sistema termodinâmico que realizou um trabalho de 200 J sobre as vizinhanças e, ao mesmo tempo, sua energia interna aumentou em 150 J. Queremos descobrir quanto de calor esse sistema trocou com as vizinhanças. Para resolver isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que é como a “lei da conservação da energia” para sistemas termodinâmicos.

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica é expressa pela equação:
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 mudança na energia interna do sistema é igual ao calor que entra no sistema menos o trabalho que o sistema realiza.

Passo 3

Vamos identificar os valores que a gente já tem na questão:
  • O trabalho realizado pelo sistema, J (como o sistema está realizando trabalho sobre as vizinhanças, consideramos positivo).
  • A variação da energia interna, J.
Queremos encontrar o calor .

Passo 4

Agora, vamos reorganizar a equação da Primeira Lei para resolver :
Substituímos os valores que temos:

Passo 5

Fazendo a soma:

Resposta

A quantidade de calor trocada pelo sistema com as suas vizinhanças é 350 J.

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