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 De Q Q W $).

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica é dada por:
De
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:
De
De
De
De
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:
W
Agora, recalculando:
W = -263 , J
De

Resposta

A mudança na energia interna do sistema foi de −1148 J.

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