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:
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
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
:
Substituindo os valores:
Resposta
O calor envolvido no processo é de aproximadamente 855 J e foi absorvido pelo gás.