A variação de energia interna para a combustão de
de metano em um cilindro é
. Se um pistão conectado ao cilindro realiza 492 kJ de trabalho de expansão devido à combustão, quanto calor é perdido pelo sistema (mistura reacional) durante este processo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a variação de energia interna na combustão de 1 mol de metano em um cilindro. A gente vai trabalhar com conceitos de termodinâmica, especificamente a primeira lei, que relaciona energia interna, calor e trabalho. Para resolver, vamos precisar entender a fórmula da primeira lei da termodinâmica e como aplicar os sinais de cada termo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é assim:
Aqui,
é a variação da energia interna,
é o calor trocado e
é o trabalho realizado.
Passo 3
No enunciado, a variação de energia interna (
) é dada como 892,4 kJ. Como é uma combustão, que libera energia,
é positiva:
Passo 4
O trabalho realizado pelo pistão durante a expansão é de 492 kJ. Como o trabalho é feito pelo sistema (o cilindro) para o ambiente, usamos um sinal positivo para
:
Passo 5
Agora, queremos descobrir o calor perdido pelo sistema, que é o
. Vamos rearranjar a fórmula da primeira lei para isolar o
:
Passo 6
Substituindo os valores que temos na fórmula:
Resposta
O calor perdido pelo sistema durante o processo é de 1384,4 kJ.