Indique se a temperatura aumenta, diminui ou permanece a mesma nas seguintes quatro situações: um processo endotérmico/exotérmico em um sistema adiabático/não adiabático. Um processo adiabático é aquele no qual nenhum calor é trocado com o ambiente.

Passo 1

O que o problema pede: indicar se a temperatura aumenta, diminui ou permanece a mesma nas quatro situações formadas pela combinação “endotérmico / exotérmico” com “adiabático / não adiabático”.
Informações dadas no enunciado:
  • Definição explícita: um processo adiabático é aquele em que nenhum calor é trocado com o ambiente (ou seja, Q=0).
  • Temos os dois tipos de processos químicos/termodinâmicos: endotérmico (absorve calor) e exotérmico (libera calor).
  • Não foram dados detalhes adicionais (como trabalho realizado, condições de pressão, etc.), então vamos interpretar o pedido de forma direta: analisar o efeito sobre a temperatura associado ao fato de o processo ser endotérmico/exotérmico quando o sistema é adiabático ou não adiabático.

Passo 2

Ferramenta central: a primeira lei da termodinâmica. Vou apresentá-la e explicar cada símbolo:
\Delta U = Q - W
  • \Delta U é a variação da energia interna do sistema.
  • Q é o calor trocado com o ambiente (por convenção, Q>0 quando o sistema recebe calor).
  • W é o trabalho realizado pelo sistema sobre o ambiente (por convenção, W>0 quando o sistema realiza trabalho).
Interpretação rápida: se o sistema recebe calor ( Q>0) ou se trabalho é feito sobre ele (isto é, negativo para W), a energia interna tende a aumentar; se o sistema libera calor ( Q<0) ou realiza trabalho ( W>0), a energia interna tende a diminuir.

Passo 3

Relação entre energia interna e temperatura (modelo prático e usado em provas):
Para muitos sistemas de interesse em cursos de exatas (por exemplo, um gás ideal), a energia interna está diretamente ligada à temperatura. Uma forma útil é:
\Delta U = n C_v \,\Delta T
  • n é o número de mols.
  • C_v é a capacidade térmica molar a volume constante.
  • \Delta T é a variação de temperatura.
Conclusão prática: se \Delta U>0 então normalmente \Delta T>0 (temperatura aumenta); se \Delta U<0 então \Delta T<0 (temperatura diminui). Vou usar essa relação como base didática — é o raciocínio padrão em questões objetivas como esta.

Passo 4

Definir endotérmico/exotérmico de forma operacional:
  • Processo endotérmico: tende a absorver calor do ambiente; em termos de Q isolado seria Q>0 (se o ambiente puder fornecer calor).
  • Processo exotérmico: tende a liberar calor para o ambiente; em termos de Q isolado seria Q<0.
Agora, lembrar: “adiabático” significa Q=0 para todo o processo — ou seja, não há possibilidade de calor entrar ou sair.

Passo 5

Analisar caso 1 — processo endotérmico em sistema adiabático.
Raciocínio:
  • O processo, por natureza, “quer” absorver calor para ocorrer. Mas adiabático impede trocas de calor: Q=0.
  • Como não pode entrar calor do ambiente, a energia necessária para o processo vem do próprio sistema — isto geralmente reduz a energia interna disponível.
  • Pela primeira lei, com Q=0, a variação da energia interna vem do trabalho: \Delta U = -W. Se não há aporte de calor, para que a transformação endotérmica ocorra o sistema “consome” energia interna, o que se manifesta como queda de temperatura.
  • Usando \Delta U = n C_v \,\Delta T, queda de \Delta U implica \Delta T<0.
Conclusão: a temperatura diminui.

Passo 6

Analisar caso 2 — processo exotérmico em sistema adiabático.
Raciocínio:
  • O processo libera calor se pudesse: tende a gerar Q<0 (calor saindo do sistema). Mas sendo adiabático, o calor não pode sair para o ambiente ( Q=0).
  • Assim, a energia liberada pelo processo permanece no sistema, aumentando sua energia interna.
  • Pela relação \Delta U = n C_v \,\Delta T, aumento de \Delta U implica \Delta T>0.
Conclusão: a temperatura aumenta.

Passo 7

Analisar caso 3 — processo endotérmico em sistema não adiabático.
Raciocínio:
  • Não adiabático significa que há troca de calor possível entre sistema e ambiente ( Q pode ser diferente de zero).
  • Endotérmico significa que o processo vai absorver calor do ambiente; assim o sistema recebe calor, ou seja, Q>0.
  • Se o sistema recebe calor e não há outro efeito compensador grande (por exemplo, trabalho extenso feito pelo sistema que consumiria a energia), a energia interna aumenta: \Delta U>0, logo \Delta T>0.
Conclusão (no sentido direto pedido pela questão): a temperatura aumenta.

Passo 8

Analisar caso 4 — processo exotérmico em sistema não adiabático.
Raciocínio:
  • Exotérmico tende a liberar calor para o ambiente; em presença de troca de calor isso significa Q<0 (calor saindo do sistema).
  • Com saída de calor a energia interna diminui: \Delta U<0, e portanto \Delta T<0, salvo efeitos contrários de trabalho muito grande (que aqui não foram informados).
  • Assim, na interpretação direta pedida, a temperatura diminui.
Conclusão: a temperatura diminui.

Resposta

Endotérmico, adiabático: diminui.
Exotérmico, adiabático: aumenta.
Endotérmico, não adiabático: aumenta.
Exotérmico, não adiabático: diminui.

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