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 ( De<a U) com o calor trocado ( Q) e o trabalho realizado sobre ele ( W). Para resolver, vamos definir a convenção de sinais e depois ver como isso afeta a temperatura.

Passo 2

Pela Primeira Lei:
De<a U = Q + W,
onde adotamos W>0 quando o trabalho é feito sobre o sistema. Se realizamos trabalho sobre o sistema sem trocar calor com o ambiente (processo adiabático, Q=0), então
De<a U = W > 0
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
U = n,Cv,T,
onde n é a quantidade de substância e Cv o calor específico a volume constante. Logo, um De<a U>0 implica
De<a T = De<a Un,Cv > 0
Assim, quando a energia interna aumenta, a temperatura do sistema também sobe.

Resposta

A energia interna do sistema aumenta e, consequentemente, sua temperatura sobe.

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