Considere os seguintes processos.
i.Um processo químico no qual o calor é absorvido
ii.Uma mudança do sistema na qual \mathrm{q}=30 \mathrm{~J} \mathrm{w}=44 \mathrm{~J}
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. (\Delta E=q+w)

Passo 1

O enunciado lista quatro processos e pede em quais deles a energia interna do sistema diminui, usando a Primeira Lei da Termodinâmica
\Delta E = q + w
onde q é o calor trocado (positivo se absorvido pelo sistema) e w é o trabalho (positivo se realizado sobre o sistema). Queremos \Delta E<0.

Passo 2

Definimos a convenção de sinais:
  • q>0 quando o sistema absorve calor e q<0 quando o sistema libera calor.
  • w>0 quando o trabalho é realizado sobre o sistema e w<0 quando o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança.

Passo 3

Analisando o processo (i): “um processo químico no qual o calor é absorvido” implica q>0, mas não sabemos w. Assim
\Delta E = q + w
pode ser positivo ou negativo dependendo de w, então não podemos garantir \Delta E<0.

Passo 4

No processo (ii) temos q=30\\ \mathrm J e w=44\\ \mathrm J. Logo
\Delta E = 30 + 44 = 74\\ \mathrm J >0,
a energia interna aumenta.

Passo 5

No processo (iii) “o sistema realiza um trabalho sobre a vizinhança e o calor não muda” significa w<0 e q=0. Logo
\Delta E = 0 + w = w <0,
portanto a energia interna diminui.

Passo 6

No processo (iv) “é realizado um trabalho sobre o sistema sem troca de calor” temos w>0 e q=0. Assim
\Delta E = 0 + w >0,
a energia interna aumenta.

Resposta

A energia interna diminui apenas no caso (iii).

Exercícios relacionados