Determine a variação a energia interna do sistema (em Joules), o trabalho realizado pelo sistema (em Joules) e o calor trocado pelo sistema (em Joules): Considerando um processo isobárico para obter um volume de 1,5 m^3.

Passo 1

Então, galera, a gente tem um exercício de Termodinâmica aqui. A questão pede pra gente encontrar três coisas: a variação da energia interna do sistema, o trabalho realizado pelo sistema e o calor trocado pelo sistema. Tudo isso acontecendo num processo isobárico, ou seja, com pressão constante, que resulta em um volume final de . Pra resolver, vamos precisar das equações da primeira lei da termodinâmica e das relações específicas para processos isobáricos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é basicamente uma versão da conservação da energia para sistemas termodinâmicos. A equação é:
De
Aqui, é a variação da energia interna, é o calor trocado com o ambiente, e é o trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

Como o processo é isobárico, a pressão W = P De permanece constante. O trabalho realizado pelo sistema durante um processo a pressão constante pode ser calculado pela fórmula:
Onde é a variação do volume. Sabemos que o volume final é , mas precisamos do volume inicial para calcular . Se não for dado, vamos assumir que o volume inicial é zero ou algum valor específico conforme o contexto do problema.

Passo 4

Assumindo que o volume inicial De seja conhecido ou fornecido, a variação do volume é:
W = P (Vf - Vi)
Substituindo na fórmula do trabalho:

Passo 5

Agora, para encontrar o calor Q = De, usamos a primeira lei da termodinâmica rearranjada:
Então, uma vez que tenhamos e , podemos encontrar .

Passo 6

A variação da energia interna De para um gás ideal em um processo isobárico pode ser relacionada à variação da temperatura. Se conhecemos as propriedades do gás, como a capacidade calorífica a volume constante , podemos usar:
Onde é o número de mols e a variação de temperatura.

Resposta

Então, resumindo:
De
W = P (1,5 , m^3 - Vi)
Q = n CV De

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