Um trabalho de 250 J é realizado sobre um sistema, quando uma quantidade de calor de 85 cal é removida desse sistema. Qual é o valor, incluindo o sinal, (a) de
, em J; (b) de Q, em cal; e © de
, em Btu?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que um trabalho de 250 J foi feito sobre um sistema e que 85 cal de calor foram retirados desse sistema. A matéria que estamos lidando aqui é a Termodinâmica, que estuda as relações entre calor e trabalho e como eles afetam a energia interna de um sistema. Para resolver esse exercício, vamos precisar entender a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona calor (Q), trabalho (W) e a variação da energia interna (ΔE_int).
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o que cada termo representa:
- Trabalho (W): É a energia transferida pelo sistema devido a forças externas. No enunciado, 250 J de trabalho foram realizados sobre o sistema.
- Calor (Q): É a energia transferida devido à diferença de temperatura. Aqui, 85 cal foram removidos, ou seja, o sistema perdeu calor.
- Variação da energia interna (ΔE_int): É a mudança na energia total do sistema, resultado da soma do calor e do trabalho.
Passo 3
Vamos anotar os valores com os sinais corretos:
- Trabalho sobre o sistema é positivo:
- Calor removido do sistema é negativo:
Passo 4
A Primeira Lei da Termodinâmica é dada por:
Mas precisamos ter certeza que as unidades estão compatíveis. Como queremos ΔE_int em Btu, vamos primeiro converter os valores para as mesmas unidades ou converter para Btu diretamente após o cálculo.
Passo 5
Vamos calcular ΔE_int:
Primeiro, precisamos converter todas as unidades para o mesmo sistema. Mas como o resultado final pede ΔE_int em Btu, é mais prático converter Q e W para Btu antes de somar.
Sabemos que:
Então:
Passo 6
Agora aplicamos a fórmula:
Resposta
(a)
(b)
©