1-Em uma transformação sem trocas de calor, ocorre um aumento no volume do gás.
a)Houve uma compressão ou uma expansão da massa gasosa?
b)Nesse caso, o gás empurrou a parede(de dentro para fora), realizando trabalho, ou o meio externo empurrou a
parede(de fora para dentro) e o gás recebeu trabalho?
c)Como o trabalho corresponde à quantidade de energia transferida de um sistema para outro, pode-se afirmar que o gás
recebeu ou cedeu energia com o trabalho?
d)Nesse processo, o gás deve aumentar ou diminuir a sua energia interna?
e)A temperatura do gás deve aumentar ou diminuir?
f)Determine o sinal matemático do trabalho.
Respostas
Essa questão envolve a primeira lei da termodinâmica:
Alguns livros utilizam outros sinais, a referência muda mas a ideia é a mesma.
ΔU=Q-W
ΔU= variação na energia interna
Q=energia recebida pelo sistema na forma de calor
W=trabalho realizado pelo sistema
Que pode ser lida como: a variação de energia interna é igual a diferença entre a energia recebida na forma de calor e o trabalho realizado pelo sistema. Pelos sinais na equação, receber calor aumenta a energia interna e realizar trabalho (expandir o volume) reduz a energia interna. A energia interna é função da temperatura, de maneira simples pode ser entendida como, quanto mais "quente" (maior agitação das moléculas) for o sistema, maior será sua temperatura e também sua energia interna.
Essa agitação das moléculas, pode ser usada expandindo o sistema (realizando trabalho), porém as móléculas perdem essa energia de "agitação", resultando em redução da temperatura, isso é realizar trabalho. O trabalho é negativo quando o sistema é comprimido, pois então ele estaria RECEBENDO trabalho ou então, estaria recebendo energia através do trabalho.
As moléculas podem aumentar sua "agitação" recebendo energia na forma de calor, aumentando a temperatura do sistema. O calor é negativo quando as moléculas perdem energia na forma de calor, portanto perdendo essa agitação.
Ou as duas coisas podem acontecer simultaneamente, a alteração na energia interna é a diferença dessas duas ações.
Feita essa breve introdução, vamos às respostas:
a) Se o volume aumentou houve expansão.
b) Houve aumento de volume pois o gás realizou trabalho se expandindo, portanto foi ele que empurrou a parede. (estou supondo que essa questão envolve um sistema fechado simples com um êmbolo móvel sem atrito)
c) Quando o gás realiza trabalho (expansão), ele sempre PERDE energia.
d) Usando a fórmula da 1ª Lei da Termodinâmica:
Como não há trocas de calor Q=0
ΔU=Q-W → ΔU=0-W → ΔU=-W
W é positivo quando ele realiza trabalho (se expande) e negativo quando recebe trabalho (é comprimido), no caso ele expandiu então o sistema perdeu energia interna para realizar trabalho. Portanto:
A energia interna diminui
e) A energia interna é função da temperatura, como a variação dela é negativa, significa que o gás está reduzindo sua temperatura.
f) Conforme foi dito anteriormente, o trabalho é positivo, pois o sistema expandiu.
Espero ter ajudado, bons estudos.