Um sistema com um volume de 25,00 L absorve exatamente
de calor. Calcule
para o sistema se: © o sistema expande para um volume de 42,63 L, contra uma pressão constante de 0,560 atm.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de termodinâmica! O enunciado diz que um sistema com um volume inicial de 25,00 L absorve 1.000 kJ de calor. Queremos calcular a variação da energia interna (
) quando o sistema expande para 42,63 L mantendo a pressão constante de 0,560 atm. Para isso, vamos precisar usar o conceito de calor (
), trabalho (
) e a primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a primeira lei da termodinâmica é dada por:
Aqui,
é a variação da energia interna,
é o calor trocado e
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
Sabemos que o sistema absorveu 1.000 kJ de calor, então:
O sinal positivo indica que o calor foi absorvido pelo sistema.
Passo 4
Agora, vamos calcular o trabalho realizado pelo sistema durante a expansão. Como a pressão é constante, usamos a fórmula:
O sinal negativo indica que o trabalho é realizado pelo sistema sobre o ambiente.
Passo 5
Calculamos a variação de volume (
):
Passo 6
Precisamos converter as unidades de pressão e volume para calcular o trabalho em kJ. Sabemos que:
Então, primeiro, calculamos
:
Agora, convertendo para kJ:
Passo 7
Agora que temos
e
, vamos usar a primeira lei da termodinâmica para encontrar
:
Resposta
A variação da energia interna (
) do sistema é
.