Hidrogênio e oxigênio confinados em um cilindro reagem e o sistema perde para vizinhança 885 J de calor. A reação faz também com o que o pistão do cilindro suba à medida que os gases aquecidos se expandam. O gás em expansão realiza 263 J de trabalho na vizinhança à medida que pressiona a atmosfera. Qual a mudança da energia interna do sistema? R: - 1148 J
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o enunciado está pedindo. A gente tem hidrogênio e oxigênio reagindo dentro de um cilindro, e dessa reação, o sistema perde 885 J de calor para o ambiente. Além disso, o pistão do cilindro sobe porque os gases aquecidos se expandem, realizando 263 J de trabalho sobre a vizinhança. A pergunta é: qual foi a mudança na energia interna desse sistema?
Para resolver isso, vamos usar a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona a variação da energia interna ($ \Delta U
Q
W $).
Passo 2
A Primeira Lei da Termodinâmica é dada por:
Aqui:
- $ Q $ é o calor trocado pelo sistema. Se o sistema perde calor, $ Q $ é negativo.
- $ W $ é o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, $ W $ é positivo.
No nosso caso:
- O sistema perde 885 J de calor, então $ Q = -885 , J $.
- O sistema realiza 263 J de trabalho, então $ W = +263 , J $.
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Parece que houve uma inconsistência com a resposta esperada de -1148 J. Vamos revisar os sinais:
Na verdade, dependendo da convenção usada, o trabalho realizado pelo sistema pode ser considerado como uma saída de energia, então $ W $ seria negativo. Vamos ajustar:
Agora, recalculando:
Resposta
A mudança na energia interna do sistema foi de −1148 J.