O que acontece com a energia interna de um sistema quando é realizado trabalho sobre ele? O que acontece com sua temperatura?
Passo 1
Estamos lidando com a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna de um sistema (
) com o calor trocado (
) e o trabalho realizado sobre ele (
). Para resolver, vamos definir a convenção de sinais e depois ver como isso afeta a temperatura.
Passo 2
Pela Primeira Lei:
onde adotamos
quando o trabalho é feito sobre o sistema. Se realizamos trabalho sobre o sistema sem trocar calor com o ambiente (processo adiabático,
), então
Ou seja, a energia interna aumenta sempre que fazemos trabalho sobre ele.
Passo 3
Para a maioria dos corpos (por exemplo, um gás ideal), a energia interna está ligada à temperatura por
onde
é a quantidade de substância e
o calor específico a volume constante. Logo, um
implica
Assim, quando a energia interna aumenta, a temperatura do sistema também sobe.
Resposta
A energia interna do sistema aumenta e, consequentemente, sua temperatura sobe.