Um sistema realiza 164 J de trabalho sobre o seu ambiente e ganha 77 J de calor no processo. Determine a variação da energia interna (a) do sistema e (b) do ambiente.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de termodinâmica! O enunciado nos diz que um sistema fez 164 J de trabalho sobre o ambiente e ganhou 77 J de calor. Nosso objetivo é descobrir a variação da energia interna (ΔU) desse sistema e também do ambiente. Para isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona calor, trabalho e variação de energia interna.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da primeira lei da termodinâmica:
Aqui,
é a variação da energia interna do sistema,
é o calor ganho pelo sistema e
é o trabalho realizado pelo sistema sobre o ambiente.
Passo 3
Vamos identificar os valores fornecidos:
- O sistema realiza 164 J de trabalho sobre o ambiente, então
. - O sistema ganha 77 J de calor, então
.
Passo 4
Substituindo esses valores na fórmula:
Isso significa que a energia interna do sistema diminuiu em 87 J.
Passo 5
Agora, vamos determinar a variação da energia interna do ambiente. Sabemos que o ambiente é o “inverso” do sistema nesse processo. Então, se o sistema perdeu 87 J, o ambiente ganhou 87 J.
Resposta
(a) A variação da energia interna do sistema é
.
(b) A variação da energia interna do ambiente é
.