Um sistema fechado de massa 3 kg é submetido a um processo no qual o calor é transferido a 200 kJ para o sistema. O trabalho transferido do sistema vale 75 kJ . Se a energia interna específica inicial do sistema for
, qual é a energia interna específica final do sistema, em
?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de Termodinâmica! A gente tem um sistema fechado com massa de 3 kg. Nesse processo, foram transferidos 200 kJ de calor para o sistema e o sistema fez um trabalho de 75 kJ para fora. A energia interna específica inicial é de
. Você quer saber qual é a energia interna específica final do sistema, também em
.
Para resolver isso, vamos usar o primeiro princípio da termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e variação da energia interna. Vamos precisar entender um pouco sobre energia interna e como ela muda nesse processo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é energia interna. Ela é a energia total que está dentro do sistema, incluindo a energia cinética e potencial das moléculas. A energia interna total (
) muda quando há transferência de calor (
) e trabalho (
).
A fórmula básica do primeiro princípio da termodinâmica é:
Aqui,
é o calor adicionado ao sistema e
é o trabalho feito pelo sistema.
Passo 3
Vamos aplicar essa fórmula aos dados do problema. Temos:
-
(calor transferido para o sistema) -
(trabalho feito pelo sistema)
Substituindo na fórmula:
Então, a energia interna total aumentou em 125 kJ.
Passo 4
Agora, precisamos encontrar a energia interna específica final. A energia interna específica (
) é a energia interna total dividida pela massa do sistema.
Primeiro, vamos achar a energia interna inicial (
):
A variação da energia interna (
) é 125 kJ, então a energia interna final (
) será:
Passo 5
Finalmente, para achar a energia interna específica final (
), dividimos a energia interna final pela massa:
Resposta
A energia interna específica final do sistema é aproximadamente
.