Um certo gás se expande no vácuo. Se o sistema for isolado das suas vizinhanças termicamente, sua energia aumenta ou diminui? Explique. Considere o gás ideal.

Passo 1

O enunciado diz que um gás ideal se expande livremente (no vácuo) e está isolado termicamente das vizinhanças. O conteúdo aqui é a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona variação de energia interna, calor e trabalho.

Passo 2

Pela Primeira Lei da Termodinâmica temos
\Delta U = Q - W
Como o sistema está isolado termicamente, o calor trocado é Q=0. Na expansão livre contra vácuo, não há pressão externa fazendo trabalho, logo W=0. Substituindo,
\Delta U = 0 - 0 = 0.
Além disso, para um gás ideal a energia interna U depende apenas da temperatura, então \Delta U=0 implica temperatura constante.

Resposta

A energia interna do gás permanece constante (não aumenta nem diminui) durante a expansão livre isolada.

Exercícios relacionados