Um gás contido em um cilindro envolvido por uma grossa camada de feltro é rapidamente comprimido, a temperatura elevando-se várias centenas de graus. Houve transferência de calor? Aumentou-se o “calor do gás”?

Passo 1

O enunciado descreve um gás num cilindro com isolamento de feltro que é comprimido rapidamente, elevando sua temperatura em centenas de graus. O conteúdo envolvido é a primeira lei da termodinâmica, processos adiabáticos e o conceito de calor versus energia interna.

Passo 2

Como há uma camada grossa de feltro e a compressão é muito rápida, não há tempo para trocas de calor com o ambiente. Isso caracteriza um processo adiabático, ou seja,
\delta Q = 0.

Passo 3

Pela primeira lei da termodinâmica vale
\Delta U = \delta Q + \delta W.
Substituindo \delta Q = 0, obtemos
\Delta U = \delta W.
O trabalho de compressão ( \delta W>0) é convertido em aumento de energia interna do gás, elevando sua temperatura.

Passo 4

Portanto, o salto de temperatura não se deve à entrada de calor, mas ao fato de o trabalho realizado sobre o gás aumentar sua energia interna.
“Calor” é energia em trânsito, não uma propriedade de estado. Falar em “calor do gás” é equivocar-se: o gás não “guarda” calor, ele tem energia interna ( U), que foi o que realmente aumentou.

Resposta

Não houve transferência de calor ( \delta Q=0) e não aumentou um “calor do gás” como propriedade. O que subiu foi a energia interna do gás, em consequência do trabalho de compressão.