Um gás, ao expandir-se, efetua um trabalho de 18 J e apresenta uma variação positiva de energia interna de 200 cal. Qual o calor envolvido no processo? Esta quantidade de calor é absorvida ou desprendida pelo gás?

Passo 1

Vamos resumir o que a questão nos diz: Um gás está se expandindo, fazendo um trabalho de 18 J, e a sua energia interna aumenta em 200 cal. Queremos descobrir qual foi o calor envolvido nesse processo e se esse calor foi absorvido ou liberado pelo gás.
Aqui, estamos lidando com termodinâmica, especificamente com a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna, o calor e o trabalho realizados pelo sistema. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula da primeira lei e fazer a conversão das unidades de energia para que estejam todas na mesma unidade.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é expressa pela fórmula:
De
Onde:
  • é a variação da energia interna do sistema.
  • é o calor trocado com o ambiente.
  • é o trabalho realizado pelo sistema.
Nesse caso, a variação de energia interna é positiva, ou seja, o gás está ganhando energia interna. O trabalho realizado pelo gás é de 18 J.

Passo 3

Antes de prosseguir, é importante que todas as unidades estejam iguais para facilitar os cálculos. Temos 200 , cal times 4,184 , Jcal = 836,8 , J e .
Vamos converter as calorias para joules, já que 1 caloria equivale a aproximadamente 4,184 joules:
Agora, temos:

Passo 4

Agora, vamos reorganizar a fórmula da primeira lei para encontrar Q = De:
Q = 836,8 , J + 18 , J = 854,8 , J
Substituindo os valores:

Resposta

O calor envolvido no processo é de aproximadamente 855 J e foi absorvido pelo gás.

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