Uma quantidade de 22 kJ de calor é adicionada a um sistema fechado, enquanto a sua energia interna diminui de 7,5 kJ. Qual a quantidade de energia transferida na forma de trabalho? Para um processo, com trabalho nulo, causando a mesma mudança de estado, que quantidade de calor é transferida?
(1,0 Ponto)

Passo 1

O enunciado trata de um sistema fechado ao qual é fornecido Q=+22 kJ de calor e em que a variação de energia interna é De<a U=-7,5 kJ. A matéria envolvida é a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona De<a U, o calor Q trocado e o trabalho W realizado pelo sistema.

Passo 2

A Primeira Lei da Termodinâmica, adotando o sinal positivo para calor que entra e para trabalho feito pelo sistema, é
De<a U ;=; Q ;-; W

Passo 3

Para encontrar a energia transferida como trabalho, isolamos W:
W ;=; Q ;-;De<a U
Substituindo Q=+22 kJ e De<a U=-7,5 kJ,
W = 22 - (-7,5) = 22 + 7,5 = 29,5 kJ

Passo 4

No segundo processo o trabalho é nulo ( W=0) e queremos a mesma variação De<a U=-7,5 kJ. Da Primeira Lei segue
De<a U = Q - 0 Longrightarrow Q = De<a U = -7,5 kJ
Ou seja, para causar a mesma mudança de estado sem trabalho, o sistema deve liberar 7,5 kJ de calor.

Resposta

Energia transferida como trabalho: W = 29,5 kJ.
Para W=0 e mesma De<a U: Q = -7,5 kJ.

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