Considere os seguintes processos.
i.Um processo químico no qual o calor é absorvido
ii.Uma mudança do sistema na qual
iii.Um processo no qual o sistema realiza um trabalho sobre a vizinhança e o calor não muda
iv.Um processo no qual é realizado um trabalho sobre o sistema sem troca de calor
Em qual destes casos a energia interna diminui.
i.Um processo químico no qual o calor é absorvido
ii.Uma mudança do sistema na qual
iii.Um processo no qual o sistema realiza um trabalho sobre a vizinhança e o calor não muda
iv.Um processo no qual é realizado um trabalho sobre o sistema sem troca de calor
Passo 1
O enunciado lista quatro processos e pede em quais deles a energia interna do sistema diminui, usando a Primeira Lei da Termodinâmica
onde
é o calor trocado (positivo se absorvido pelo sistema) e
é o trabalho (positivo se realizado sobre o sistema). Queremos
.
Passo 2
Definimos a convenção de sinais:
-
quando o sistema absorve calor e quando o sistema libera calor. -
quando o trabalho é realizado sobre o sistema e quando o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança.
Passo 3
Analisando o processo (i): “um processo químico no qual o calor é absorvido” implica
, mas não sabemos
. Assim
pode ser positivo ou negativo dependendo de
, então não podemos garantir
.
Passo 4
No processo (ii) temos
e
. Logo
a energia interna aumenta.
Passo 5
No processo (iii) “o sistema realiza um trabalho sobre a vizinhança e o calor não muda” significa
e
. Logo
portanto a energia interna diminui.
Passo 6
No processo (iv) “é realizado um trabalho sobre o sistema sem troca de calor” temos
e
. Assim
a energia interna aumenta.
Resposta
A energia interna diminui apenas no caso (iii).