Um sistema físico está em contato e pode trocar calor e trabalho com um meio externo. Considere a situação onde a temperatura do sistema é maior que a temperatura do meio externe e este sistema se expande. Indique se os respectivos valores do Calor e do Trabalho são negativos, positivos ou nulos.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que temos um sistema térmico em contato com um meio externo:
  • A temperatura do sistema (T_s) é maior que a do meio (T_ext).
  • O sistema se expande.
Conteúdo: Termodinâmica (Primeiro Princípio e convenção de sinais de calor e trabalho).
O que precisamos:
  1. Entender pra onde o calor flui quando T_s > T_ext;
  2. Saber o sinal do trabalho quando o sistema se expande.

Passo 2

Teoria do calor: calor flui espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio.
Convenção de sinais:
  • Q > 0 quando calor entra no sistema;
  • Q < 0 quando calor sai do sistema.
Como T_s > T_ext, o sistema “cede” calor para o meio.
Logo:
Q < 0

Passo 3

Teoria do trabalho: no nosso uso (convenção de termodinâmica),
  • W > 0 se o sistema realiza trabalho sobre o meio;
  • W < 0 se o meio realiza trabalho sobre o sistema.
Expansão significa que o sistema empurra o ambiente (pistão, por exemplo), fazendo trabalho sobre ele.
Logo:
W > 0

Resposta

Q é negativo e W é positivo.

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