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
Processo adiabático
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:
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:
Simplificando, fica:
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:
Isso significa que qualquer trabalho feito pelo sistema reduz sua energia interna, e qualquer trabalho feito sobre ele aumenta sua energia interna.