Um trabalho de 180 J é realizado sobre um sistema, e uma quantidade de calor de 80 cal é removida do sistema. (a) Qual é a variação da energia interna do sistema? (b) A temperatura do sistema aumentou ou diminuiu no processo? Por quê?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos que um trabalho de 180 J foi realizado sobre um sistema e 80 cal de calor foram retirados desse sistema. A gente vai usar os conceitos de termodinâmica, especificamente a primeira lei da termodinâmica, que relaciona trabalho, calor e variação da energia interna. Precisamos converter as unidades de calor para Joules para facilitar os cálculos.

Passo 2

Primeiro, vamos converter os 80 cal para Joules, já que 1 cal = 4,184 J. Então:

Passo 3

Agora, aplicamos a primeira lei da termodinâmica, que é:
Onde:
  • é a variação da energia interna
  • é o calor trocado (positivo se o sistema recebe calor, negativo se perde)
  • é o trabalho realizado sobre o sistema (positivo se o trabalho é feito sobre o sistema)

Passo 4

No nosso caso:
  • O sistema perde calor, então
  • O trabalho é feito sobre o sistema, então
Substituindo na equação:

Passo 5

A variação da energia interna é negativa, o que indica que a energia interna do sistema diminuiu.

Resposta

(a) A variação da energia interna do sistema é de .
(b) A temperatura do sistema diminuiu, porque a energia interna diminuiu.

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