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.