Diferentes processos alteram a relação entre calor, trabalho e energia interna. Para cada um dos processos abaixo, explique o que acontece com o calor trocado, o trabalho realizado e a variação da energia interna:
Processo isotérmico
Processo isotérmico
Passo 1
Vamos entender o que o exercício pede. Temos um processo isotérmico, ou seja, com variação de temperatura zero (
). Precisamos explicar o que acontece com o calor trocado (
), o trabalho realizado (
) e a variação da energia interna (
) nesse tipo de processo. Para resolver isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona essas grandezas. A fórmula é:
Aqui:
-
é a variação da energia interna. -
é o calor trocado. -
é o trabalho realizado.
Passo 3
No processo isotérmico, a temperatura não muda (
). Para sistemas como um gás ideal, a energia interna (
) depende apenas da temperatura. Então, se a temperatura não muda, a variação da energia interna também é zero:
Passo 4
Com
, podemos substituir na primeira lei da termodinâmica:
Isso significa que todo o calor fornecido ao sistema é convertido em trabalho realizado.
Resposta
No processo isotérmico (
):
- Calor trocado (
) é igual ao trabalho realizado ( ), ou seja, . - Variação da energia interna (
) é zero.