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 isocórico para obter uma pressão final de 2,0 bar.
Passo 1
Então, a gente tem um sistema passando por um processo isocórico, ou seja, com volume constante. Precisamos descobrir três coisas: a variação da energia interna do sistema (
), o trabalho realizado pelo sistema (
) e o calor trocado pelo sistema (
). Para resolver isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica e entender como a energia se comporta em processos com volume constante.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da Primeira Lei da Termodinâmica, que diz:
Onde:
-
é a variação da energia interna -
é o calor trocado -
é o trabalho realizado
Passo 3
Como o processo é isocórico (volume constante), o trabalho realizado pelo sistema pode ser calculado por:
Mas como o volume não muda (
), então:
Passo 4
Com
, a equação da Primeira Lei fica:
Isso significa que toda a troca de calor está relacionada apenas à variação da energia interna.
Passo 5
Para determinar
e
, precisamos relacionar as mudanças de pressão com a temperatura. Usando a equação dos gases ideais:
Então, podemos escrever:
Onde
e
são as pressões inicial e final, e
e
são as temperaturas inicial e final.
Resposta
- Variação da energia interna (
): (dependendo da variação de temperatura) - Trabalho realizado pelo sistema (
): - Calor trocado pelo sistema (
): (necessita da variação de temperatura para calcular o valor numérico)