(Princípios de Química, Atkins) Uma amostra de gás aquecida em um cilindro consome 524 kJ de energia na forma de calor. Ao mesmo tempo, um pistão comprime o gás e realiza 340 kJ de trabalho. Qual é a variação de energia interna durante o processo?
Resolução
Segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna (ΔU) de um sistema fechado é o resultado da transferência de energia na forma de calor (q) e trabalho (W), conforme demonstrado pela fórmula:
O calor é definido como a energia transferida devido a uma diferença de temperatura. Em outras palavras, o calor é a quantidade de energia que flui de um corpo com temperatura mais alta para um corpo com temperatura mais baixa.
De acordo com o enunciado, o calor envolvido no aquecimento do gás é de +524 kJ. O gás está absorvendo calor da vizinhança, e por convenção, a absorção de calor pelo sistema é indicada por um sinal positivo. O trabalho também é positivo (W > 0), uma vez que se trata da compressão de um gás. Agora, substituindo os valores na fórmula da Primeira Lei, temos:
Portanto, a variação da energia interna da amostra de gás aquecida e comprimida é de +864 kJ.
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