Em que condições, em um sistema, o calor trocado é igual a:
a) variação de energia interna;
b) variação de entalpia.
a) variação de energia interna;
b) variação de entalpia.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma questão sobre calor trocado em um sistema e como ele se relaciona com duas grandezas diferentes: variação de energia interna e variação de entalpia. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de Termodinâmica, especificamente sobre as leis da termodinâmica e as definições de energia interna e entalpia. Vamos descobrir em que situações o calor transferido (
) é igual a essas variações.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a variação de energia interna (
). De acordo com a primeira lei da termodinâmica:
Aqui,
é o calor adicionado ao sistema e
é o trabalho realizado pelo sistema. Se quisermos que
, o termo de trabalho
precisa ser zero.
Passo 3
Então, quando o trabalho
é zero? Isso acontece em processos a termo-isolado, onde não há troca de trabalho com o ambiente. Um exemplo clássico é uma reação química em um recipiente rígido onde o volume não muda, então não há trabalho de pressão-volume sendo realizado.
Passo 4
Agora, vamos para a variação de entalpia (
). A entalpia é definida por:
Em muitas situações, especialmente em processos a pressão constante, podemos simplificar isso. Para processos a pressão constante, a variação de entalpia é igual ao calor trocado:
Passo 5
Então, em que condições o calor
é igual à variação de entalpia
? Quando o processo ocorre a pressão constante. Isso é comum em muitas reações químicas realizadas em laboratório aberto, onde a pressão atmosférica permanece constante.
Resposta
a) O calor trocado é igual à variação de energia interna quando não há trabalho realizado pelo sistema, ou seja, em processos a termo-isolados onde
.
b) O calor trocado é igual à variação de entalpia quando o processo ocorre a pressão constante, ou seja, em processos a pressão constante onde
.