Um sistema com um volume de 25,00 L absorve exatamente
de calor. Calcule
para o sistema se: (a) o calor é absorvido a volume constante;
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um sistema que ocupa 25,00 litros e absorveu 1,000 kJ de calor. Queremos calcular a variação da energia interna (
) desse sistema quando esse calor é absorvido mantendo o volume constante. Para isso, vamos precisar usar a primeira lei da termodinâmica e entender como ela se aplica em condições de volume constante.
Passo 2
Vamos relembrar a primeira lei da termodinâmica, que é uma forma de expressar a conservação de energia para sistemas termodinâmicos. A fórmula é:
onde:
-
é a variação da energia interna, -
é o calor fornecido ao sistema, -
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
No caso específico de um processo a volume constante, o volume do sistema não muda, ou seja,
. Sabemos que o trabalho realizado por um gás é dado por:
onde
é a pressão e
é a variação de volume.
Passo 4
Como
, o trabalho realizado
será:
Portanto, não há trabalho sendo realizado pelo sistema quando o volume é constante.
Passo 5
Substituindo
na primeira lei da termodinâmica, temos:
Ou seja, a variação da energia interna é igual ao calor fornecido ao sistema.