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 isocórico (
constante)
Processo isocórico (
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente analisar um processo isocórico, que é quando o volume (
) fica constante. Vamos precisar entender como o calor trocado, o trabalho realizado e a variação da energia interna se comportam nesse tipo de processo. Isso está dentro da área de Termodinâmica, que estuda as relações entre calor, trabalho e energia.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um processo isocórico. Como o volume não muda, isso significa que não há expansão nem compressão do gás. Na termodinâmica, o trabalho (
) realizado por um gás é dado pela fórmula:
Onde
é a pressão e
é a variação de volume. Mas como o volume não muda (
), o trabalho realizado também será zero.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre o calor (
) trocado. A primeira lei da termodinâmica diz que a variação da energia interna (
) é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado:
Como já vimos que o trabalho
é zero, a equação fica:
Então, todo o calor trocado com o ambiente resulta na variação da energia interna do sistema.
Passo 4
Para entender como a energia interna muda, precisamos saber que em um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura. Portanto, se o calor
é positivo (calor é adicionado), a temperatura e a energia interna aumentam. Se
for negativo (calor é retirado), a temperatura e a energia interna diminuem.
Resposta
Em um processo isocórico (
constante), o trabalho realizado é zero, todo o calor trocado com o ambiente resulta na variação da energia interna. Se o calor é adicionado, a energia interna aumenta; se o calor é retirado, a energia interna diminui.