Em que condições, em um sistema, o calor trocado é igual a:
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 ( Q) é igual a essas variações.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a variação de energia interna ( De). De acordo com a primeira lei da termodinâmica:
De
Aqui, Q é o calor adicionado ao sistema e W é o trabalho realizado pelo sistema. Se quisermos que Q = De, o termo de trabalho W precisa ser zero.

Passo 3

Então, quando o trabalho W 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 ( De). A entalpia é definida por:
De
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:
Qp = De

Passo 5

Então, em que condições o calor Q é igual à variação de entalpia De? 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 W = 0.
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 P = constante.

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