A variação da energia interna do sistema quando este vai do estado A até o estado C, explicando o significado físico do sinal dessa variação de energia.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente calcular a variação da energia interna de um sistema quando ele vai do estado A até o estado C. Isso é coisa da termodinâmica, uma área da física que estuda como a energia se transforma e se transfere. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é energia interna e como calcular sua variação usando as leis da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é energia interna. A energia interna (
) de um sistema é a soma de todas as energias microscópicas das partículas que compõem o sistema, como vibrações, movimentos e interações entre elas. Ela depende apenas do estado do sistema, ou seja, das condições como temperatura, pressão e volume.
Passo 3
A variação da energia interna (
) quando o sistema passa de um estado inicial (
) para um estado final (
) é dada pela diferença entre a energia interna final (
) e a inicial (
):
Passo 4
Agora, vamos interpretar o significado físico do sinal dessa variação:
-
Se
: Isso significa que a energia interna aumentou. Fisicamente, o sistema absorveu energia do ambiente. Pode ser através de calor ( ) ou trabalho ( ) realizado sobre o sistema. -
Se
: Significa que a energia interna diminuiu. Nesse caso, o sistema liberou energia para o ambiente, seja na forma de calor ou realizando trabalho.
Passo 5
É importante notar que, segundo a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia interna está relacionada ao calor trocado e ao trabalho realizado:
Onde:
-
é o calor trocado (positivo se o sistema absorve calor). -
é o trabalho realizado pelo sistema (positivo se o sistema realiza trabalho).
Passo 6
Então, resumindo, para encontrar
, precisamos conhecer as energias internas nos estados A e C. O sinal de
nos diz se o sistema ganhou ou perdeu energia durante a transição.
Resposta
A variação da energia interna quando o sistema vai do estado A ao estado C é
. Se
for positiva, significa que o sistema ganhou energia interna; se for negativa, o sistema perdeu energia interna para o ambiente.
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e
.
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onde
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quando sua temperatura vai de
a
, isto é, encontre
em função de
e da pressão
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, onde
é uma constante e
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.