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:
De
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:
W = P De
Mas como o volume não muda ( W = 0 ), então:

Passo 4

Com De, 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 PT = constante (pois o volume é constante) e P1T1 = P2T2 , precisamos relacionar as mudanças de pressão com a temperatura. Usando a equação dos gases ideais:
é
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)

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