Uma quantidade de 2 moles de gás argônio, de comportamento ideal, é confinada a 25^circ C e 2 atm. Para cada transformação citada a seguir, com base nos seus conhecimentos teóricos, responda justificando:
b) Explique o significado dos parâmetros U, w e q. Todos são função de estado?

Passo 1

Beleza! Vamos lá: você tem 2 mols de gás argônio, que se comporta de forma ideal, e está sob uma temperatura de 25°C e pressão de 2 atm. A matéria que vamos usar aqui é da termodinâmica, especificamente sobre energia interna (U), trabalho (w) e calor (q). Nosso objetivo é entender o que cada um desses parâmetros representa e descobrir se eles são ou não funções de estado.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre U, que representa a energia interna do sistema. A energia interna é a soma de todas as energias microscópicas das partículas que compõem o sistema, como energia cinética (movimento das partículas) e energia potencial (interações entre elas). No caso de um gás ideal como o argônio, a energia interna depende apenas da temperatura, já que as partículas não interagem entre si.

Passo 3

Agora, vamos para w, que é o símbolo usado para o trabalho do sistema. O trabalho ocorre quando o sistema faz força sobre o ambiente ou o ambiente faz força sobre o sistema, movendo-se durante uma transformação. Por exemplo, se o gás expande e empurra o pistão de um cilindro, ele está realizando trabalho sobre o ambiente.

Passo 4

Por último, temos q, que representa o calor transferido entre o sistema e o ambiente. O calor é a energia transferida devido à diferença de temperatura. Se o gás recebe calor, sua energia interna aumenta; se libera calor, a energia interna diminui. É importante notar que o calor não depende apenas do estado atual do sistema, mas também de como ele chegou a esse estado.

Passo 5

Agora, vamos ver se U, w e q são funções de estado. Uma função de estado depende apenas do estado atual do sistema, não do caminho ou do processo seguido para chegar ali.
  • U (energia interna) é uma função de estado porque depende apenas da temperatura e quantidade de substância, independente de como o sistema chegou a esse estado.
  • w (trabalho) não é uma função de estado, pois o trabalho realizado depende do caminho que o sistema segue durante a transformação.
  • q (calor) também não é uma função de estado, já que a quantidade de calor transferido depende do processo específico pelo qual o sistema passou.

Resposta

U é a energia interna, dependente apenas do estado atual do sistema, portanto, é uma função de estado. Já w (trabalho) e q (calor) não são funções de estado, pois dependem do caminho ou processo pelo qual o sistema evolui.

Exercícios relacionados