3.2- Um sistema fechado recebe 20 kcal na forma de calor e realiza 12 kcal na forma de trabalho.
Calcule, em kcal, a variação da energia do sistema.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede, sem resolver nada ainda. Dados fornecidos:
  • É um sistema fechado (ou seja, não há transferência de massa).
  • O sistema recebe 20\\ \text{kcal} na forma de calor.
  • O sistema realiza 12\\ \text{kcal} na forma de trabalho.
O que o enunciado pede:
  • Calcular, em \text{kcal}, a variação da energia do sistema.

Passo 2

Conceito e fórmula que precisamos usar (explicação didática): para problemas de energia em um sistema fechado, usa-se a Primeira Lei da Termodinâmica na forma mais direta para provas. A fórmula é
\Delta U = Q - W.
Aqui:
  • \Delta U é a variação da energia interna do sistema (em \text{kcal} neste exercício).
  • Q é o calor trocado com o sistema: é positivo quando o sistema recebe calor e negativo quando o sistema perde calor.
  • W é o trabalho realizado pelo sistema: é positivo quando o sistema realiza trabalho sobre o ambiente e negativo quando o trabalho é realizado sobre o sistema.
Por que essa fórmula? Pense assim: a energia interna do sistema aumenta se entra mais energia (por calor) do que sai na forma de trabalho. Subtrai-se o trabalho porque energia que sai fazendo trabalho reduz a energia interna.
Dica prática para prova: memorize a forma \Delta U = Q - W e a convenção de sinais (calor recebido positivo, trabalho realizado pelo sistema positivo). Se em algum enunciado a convenção for diferente, o enunciado normalmente diz explicitamente — aí adapta-se os sinais.

Passo 3

Agora pegamos os números que o enunciado deu (já listados no Passo 1) e os identificamos com as variáveis da fórmula:
  • Pelo enunciado, Q = 20\\ \text{kcal} (porque o sistema recebe 20\\ \text{kcal}).
  • Pelo enunciado, W = 12\\ \text{kcal} (porque o sistema realiza 12\\ \text{kcal}).
Substituindo na fórmula:
\Delta U = Q - W = 20 - 12.

Passo 4

Fazendo a conta e mantendo as unidades:
\Delta U = 20 - 12 = 8\\ \text{kcal}.
Interpretação rápida: \Delta U é positivo, portanto a energia interna do sistema aumentou em 8\\ \text{kcal}. Intuitivamente, ele recebeu mais calor do que gastou em trabalho, sobrando 8\\ \text{kcal} de energia interna.

Passo 5

Exemplos curtos para fixar (úteis na hora da prova):
  • Se um sistema recebe 5\\ \text{kcal} e realiza 7\\ \text{kcal} de trabalho, então \Delta U = 5 - 7 = -2\\ \text{kcal} (energia interna diminui).
  • Se um sistema recebe 0\\ \text{kcal} e não realiza trabalho, \Delta U = 0 - 0 = 0 (processo adiabático e sem trabalho: energia constante).
Pequena encorajamento: essa conta é direta — decora a fórmula e verifica sinais com calma na prova; você consegue!

Resposta

8\\ \text{kcal}

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