A Termodinamica é a área da Quimica que se dedica ao estudo das transformaçóes de energia. O entendimento da primeira lei da termodinâmica envolve a compreensâo de algumas formas de energia, tais como calor e trabalho. A respeito da primeira lei da termodinâmica, avalie as afirmaçőes a seguir.
I. A energia interna (U) permanece constante independente de qual seja o sistema em estudo.
II. A variaçăo da energia interna de um sistema fechado é igual à energia transferida como calor ou trabalho através das suas fronteiras.
III. Para processos adiabáticos, a variaçâo da energia interna está associada ao trabalho realizado pelo sistema ou sobre sistema.
IV. Em um processo de expansâo livre em que não há trocas de calor com a vizinhança, a energia interna do sistema diminui.
É correto apenas o que se afirma em:
A. I e II.
B. II e III.
C. III E IV.
D. I, II e IV.
E. I, Ill e IV.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a Primeira Lei da Termodinâmica, que é uma parte importante da física e química focada nas transformações de energia, como calor e trabalho. Para resolver, vamos analisar cada afirmação apresentada e ver quais estão corretas com base no que aprendemos sobre energia interna, processos adiabáticos e expansões livres.

Passo 2

Vamos começar entendendo a energia interna (U). Ela representa a energia total dentro do sistema, incluindo energia cinética e potencial das partículas. A Primeira Lei da Termodinâmica nos diz que a variação da energia interna é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema:
De

Passo 3

Agora, vamos analisar cada afirmação:
I. A energia interna (U) permanece constante independente de qual seja o sistema em estudo.
Isso não é verdade. A energia interna pode mudar dependendo das interações de calor e trabalho com o ambiente. Portanto, a afirmação I está errada.
II. A variação da energia interna de um sistema fechado é igual à energia transferida como calor ou trabalho através das suas fronteiras.
Sim, isso está de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas fechados:
De
Portanto, a afirmação II está correta.
III. Para processos adiabáticos, a variação da energia interna está associada ao trabalho realizado pelo sistema ou sobre o sistema.
Em um processo adiabático, não há troca de calor ($ Q = 0 $), então:
Q = 0
Isso significa que a variação da energia interna é igual ao trabalho realizado. Então, a afirmação III está correta.
IV. Em um processo de expansão livre em que não há trocas de calor com a vizinhança, a energia interna do sistema diminui.
Em uma expansão livre, o trabalho realizado é zero ($ W = 0 Deãáêãá Q = 0 $), então:
W = 0
A energia interna permanece constante, não diminuindo. Portanto, a afirmação IV está errada.

Resposta

B. II e III.

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