Um gás ideal sofre uma expansão isotérmica e realiza 500 J de trabalho sobre a vizinhança. Sabendo que a variação da energia interna De é zero, determine o calor trocado com a vizinhança. O sistema ganha ou perde calor?

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz o seguinte: um gás ideal faz uma expansão isotérmica (ou seja, temperatura constante) e, durante isso, ele realiza 500 J de trabalho sobre o ambiente. Como é isotérmico, a variação da energia interna é . A matéria aqui é Termodinâmica—mais especificamente a Primeira Lei da Termodinâmica. Para resolver, precisamos saber a forma da Primeira Lei e as convenções de sinal para calor ( ) e trabalho ( ).

Passo 2

Primeira Lei da Termodinâmica (convenção: De quando entra calor no sistema e quando o sistema faz trabalho):
Aqui é a variação da energia interna, é o calor trocado e é o trabalho realizado pelo sistema. Se a expansão realiza trabalho sobre a vizinhança, esse é positivo.

Passo 3

No nosso caso 0 = Q - 500 J Longrightarrow Q = 500 J (isotérmico em gás ideal). E o enunciado falou que o gás realiza . Substituindo na Primeira Lei:
Isso significa que, para manter a temperatura constante enquanto faz trabalho, o sistema absorve calor de da vizinhança.

Resposta

O calor trocado é , e o sistema ganha calor (absorve ).

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