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 adiabático (Q=0)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um processo adiabático, que é aquele em que não tem troca de calor, ou seja, Q é igual a zero. Nosso objetivo é entender o que isso significa para o trabalho realizado (W) e para a variação da energia interna (ΔU) do sistema. Para resolver isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é a primeira lei da termodinâmica. Ela diz que a variação da energia interna de um sistema (ΔU) é igual ao calor que entra no sistema (Q) menos o trabalho que o sistema realiza (W). Em fórmula, fica assim:
De
Isso basicamente liga como a energia interna muda com o calor e o trabalho.

Passo 3

Agora, como estamos lidando com um processo adiabático, sabemos que não tem troca de calor, ou seja, Q = 0. Vamos substituir isso na equação:
De
Simplificando, fica:
De
Isso quer dizer que a variação da energia interna depende apenas do trabalho realizado.

Passo 4

Com essa equação, podemos entender que:
  • Se o sistema realiza trabalho (W positivo), ele está perdendo energia interna, ou seja, ΔU é negativo.
  • Se alguém realiza trabalho no sistema (W negativo), a energia interna do sistema aumenta, então ΔU é positivo.

Resposta

Em um processo adiabático, como não há troca de calor (Q = 0), a variação da energia interna do sistema (ΔU) é igual ao trabalho realizado no sistema com sinal invertido. Ou seja:
De
Isso significa que qualquer trabalho feito pelo sistema reduz sua energia interna, e qualquer trabalho feito sobre ele aumenta sua energia interna.

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