[KAROLINE GONCALVES DE ALBUQUERQUE] Um aquecedor elétrico fornece calor a um sistema a uma taxa de 125 W . Se o sistema funcionar, trabalhe a uma taxa de 70 J por segundo. A que taxa está aumentando a energia interna do sistema?
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
- Um aquecedor fornece calor ao sistema à taxa
. - O sistema realiza trabalho à taxa
. - Pergunta: a que taxa está aumentando a energia interna do sistema?
Passo 2
Vamos usar a relação entre calor, trabalho e energia interna em forma de taxas. A fórmula que relaciona essas quantidades é
Aqui cada símbolo significa:
-
é a taxa de variação da energia interna do sistema (o quanto a energia interna aumenta por segundo). -
é a taxa de calor fornecida ao sistema (positiva quando o calor entra no sistema). -
é a taxa de trabalho realizado pelo sistema sobre o ambiente (positiva quando o sistema faz trabalho sobre o ambiente, ou seja, energia sai do sistema).
A ideia física: a energia interna do sistema aumenta pelo que entra em forma de calor e diminui pelo que sai em forma de trabalho.
Passo 3
Verifique as unidades para garantir consistência. Sabemos que
O enunciado deu
e o trabalho como
, que é exatamente
. Não é preciso converter nada além de reconhecer que são as mesmas unidades.
Passo 4
Substituímos os valores na fórmula:
Passo 5
Fazendo a conta:
Em unidades alternativas isso é
. Significado: a energia interna do sistema está aumentando a uma taxa de
joules por segundo.
Passo 6
Comentário prático e incentivo: portanto, mesmo com o sistema fazendo trabalho, o aquecedor fornece mais energia do que o trabalho que sai, então sobra
por segundo para aumentar a energia interna. Vai dar certo na prova — memorize a fórmula
e preste atenção no sinal (calor que entra positivo, trabalho feito pelo sistema positivo).