(3) Com base na leitura dos textos, responda o item a seguir:
(b) Se um sistema sofre uma transformação termodinâmica do estado de equilíbrio T 1, P 1, V 1 para o estado de equilíbrio T 2, P 2, V 2, o modo como o processo é realizado (reversivelmente ou irreversivelmente) afeta a variação da energia interna e o trabalho? Justifique.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um sistema que passa de um estado de equilíbrio com temperatura , pressão e volume para outro estado de equilíbrio com temperatura , pressão e volume . A pergunta é: se esse processo é feito de maneira reversível ou irreversível, isso afeta a variação da energia interna e o trabalho realizado? Para responder, vamos precisar dos conceitos básicos da termodinâmica, como a primeira lei da termodinâmica e a definição de processos reversíveis e irreversíveis.

Passo 2

Vamos começar com a primeira lei da termodinâmica, que é uma forma de expressar a conservação de energia para sistemas termodinâmicos. Ela diz que a variação da energia interna ( De) de um sistema é igual ao calor ( ) fornecido ao sistema menos o trabalho ( ) realizado pelo sistema:
É importante notar que essa relação mostra como a energia interna muda com base nas trocas de calor e trabalho, mas não especifica como essas trocas acontecem.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre processos reversíveis e irreversíveis. Um processo reversível é um idealizado, onde o sistema e o ambiente podem ser retornados exatamente ao estado inicial sem deixar vestígios no ambiente. Já um processo irreversível é realista, onde há dissipações como atrito ou gradientes de temperatura que impedem que o processo seja facilmente invertido.

Passo 4

A variação da energia interna ( De) depende apenas dos estados inicial e final do sistema, não do caminho usado para ir de um ao outro. Isso significa que, independentemente de o processo ser reversível ou irreversível, a mudança na energia interna será a mesma:
íí
Isso ocorre porque é uma função de estado, dependendo apenas dos estados inicial e final.

Passo 5

Por outro lado, o trabalho ( Wreversível > Wirreversível ) realizado depende do caminho seguido pelo processo. Em um processo reversível, o trabalho é maximizado porque o sistema está sempre em equilíbrio com o ambiente. Em um processo irreversível, há perdas de energia (como calor dissipada) que fazem com que o trabalho realizado seja menor. Portanto:
íí
Isso mostra que a maneira como o processo é realizado afeta diretamente o trabalho realizado, mas não a variação da energia interna.

Resposta

A variação da energia interna ( ) não é afetada pelo modo como o processo é realizado, seja reversível ou irreversível, pois depende apenas dos estados inicial e final. Porém, o trabalho ( ) realizado varia de acordo com o processo: em um processo reversível, o trabalho é maior do que em um processo irreversível.

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