Dois recipientes,
e
, contém massas iguais de um mesmo gás, a temperaturas diferentes, sendo
. Julgue as afirmativas seguintes:
“O gás em A possui mais calor que o gás em B.”
“O gás em A possui mais calor que o gás em B.”
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte:
- Dados: dois recipientes
e contêm massas iguais de um mesmo gás, e as temperaturas satisfazem . - Pergunta: julgar a afirmativa “O gás em A possui mais calor que o gás em B.”
Passo 2
Primeira coisa importante: esclarecer o que significa “calor” em termodinâmica. O termo técnico “calor” refere-se à energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura entre sistemas; denota-se por
e representa um processo (energia transferida), não uma propriedade que o sistema “possa possuir” em repouso. Em outras palavras:
- “Calor” = energia transferida durante um processo (não é uma função de estado).
- Uma grandeza que o sistema possui como estado é a energia interna, denotada por
.
Passo 3
Vamos ver a energia interna para um gás ideal (caso padrão usado em cursos): a energia interna depende apenas da temperatura e da quantidade de gás. Podemos escrever, usando massa específica:
onde:
-
é a energia interna do gás (energia que o sistema “possui” no estado), -
é a massa do gás, -
é o calor específico a volume constante (constante para um mesmo gás), -
é a temperatura absoluta.
Como no enunciado os gases têm a mesma massae são o mesmo gás (mesmo ), a relação mostra que é proporcional a . Portanto, dado segue que
Passo 4
Conectando com a primeira lei da termodinâmica:
onde
é o calor recebido pelo sistema (energia em trânsito) e
é o trabalho realizado pelo sistema. Note que
aqui depende do processo (é
), e não apenas dos estados inicial e final. Isso reforça que não faz sentido afirmar que um sistema “possuí calor” enquanto estado — ele pode possuir energia interna
, mas “calor” é o que pode ser trocado entre sistemas quando há processo térmico.
Passo 5
Explicar a confusão comum e dar a forma correta da ideia:
- Se alguém diz “o gás em A possui mais calor que o gás em B” provavelmente quer dizer uma destas coisas (ambas corretas como intenções, mas não com a palavra “calor”):
- “O gás em A tem maior energia interna do que o gás em B.” — esta frase é correta, e decorre de
porque . - “Se colocarmos
em contato térmico com , o gás em A cederá calor para o gás em B (até o equilíbrio térmico).” — também correta normalmente, pois o calor flui do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura.
- “O gás em A tem maior energia interna do que o gás em B.” — esta frase é correta, e decorre de
- Porém a frase original está mal formulada termodinamicamente, porque atribui ao sistema algo que é próprio de um processo (calor).
Passo 6
Conclusão direta e objetiva para a questão pedida: a afirmativa é incorreta do ponto de vista conceitual. O correto seria afirmar que o gás em
tem maior energia interna e que, ao entrar em contato térmico com
, poderá ceder calor.
Resposta
Falsa.