(Princípios de Química, Atkins) Uma amostra de gás em um sistema com pistão se expande, realizando 536 kJ de trabalho sobre a vizinhança ao mesmo tempo que 214 kJ de calor são adicionados ao gás.
a) Qual é a variação de energia interna do gás durante o processo?
b) A pressão do gás será maior ou menor no término do processo?
Resolução
Conforme estabelece a 1ª Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna (ΔU) de um sistema é igual à soma da transferência de energia na forma de calor (q) e de trabalho (W), como demonstrado pela fórmula a seguir.
No caso do sistema em questão, observamos que o gás se expande (o que implica que W < 0) e absorve calor (portanto, q > 0). Dessa forma, substituindo os valores fornecidos temos:
Portanto, a variação da energia interna do sistema é −322 kJ. Isso indica que a energia interna do sistema diminuiu em 322 kJ, resultado da combinação da absorção de calor e da realização de trabalho pelo gás durante a expansão.
b) A pressão no final do processo é menor, o que indica que a diminuição da pressão devido à expansão do gás foi maior do que o aumento da pressão causado pelo aumento da temperatura, resultante da adição de calor. Em outras palavras, a expansão do gás teve um efeito mais significativo na redução da pressão do que o calor adicionado teve no aumento da temperatura e, consequentemente, na pressão.
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