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.
(b) A temperatura do sistema diminuiu, porque a energia interna diminuiu.