Uma quantidade de calor igual a 5 kJ é adicionada a um sistema enquanto sua energia interna decresce em 10 kJ . Quanta energia foi transferida na forma de trabalho? Para um processo que cause a mesma mudança de estado, mas para o qual a transferência de trabalho é zero, quanto calor deve ser transferido? R: W = -15 kJ; Q = -10 kJ

Passo 1

O enunciado diz que:
  • Uma quantidade de calor De é adicionada ao sistema.
  • A energia interna do sistema varia em (ou seja, ela decresce 10 kJ).
O conteúdo que vamos usar é a Primeira Lei da Termodinâmica, na convenção em que
onde
é a variação da energia interna do sistema,
é o calor recebido pelo sistema (positivo quando entra calor),
é o trabalho recebido pelo sistema (positivo quando o sistema recebe trabalho).
Nos passos a seguir vamos aplicar essa relação para:
  1. descobrir no primeiro processo;
  2. achar no segundo processo em que .

Passo 2

Primeiro processo (tem calor e trabalho):
Usando
De
substituímos -10 = 5 + W Longrightarrow W = -10 - 5 = -15;kJ e , e resolvemos para :
Interpretação: significa que, na convenção que adotamos, o sistema realiza trabalho sobre o ambiente (ou seja, 15 kJ de trabalho saem do sistema).

Passo 3

Segundo processo (mesma De, mas ):
Ainda vale . Como ,
Ou seja, é preciso retirar 10 kJ de calor do sistema para causar a mesma variação de energia interna.

Resposta

Trabalho no 1º processo:
W = -15;kJ
Calor no 2º processo (com Q = -10;kJ ):

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