3. Um sistema gasoso sofre uma contração isobárica, sob pressão de 2 atm, onde seu volume passa de 0,20 m para 0,12 m. Com isso, ele perde 4000 calorias para o ambiente.
Estime a variação de energia interna desse sistema. Adote: 1 cal = 4,2 J e 1 atm = 1•10⁵ N/m².
4. Analisando os dados do exercício anterior e a sua resolução, escreva um parágrafo no qual detalhe as características da transformação sofrida, indica o que acontece com volume, temperatura, energia e calor.
Respostas
3) A variação da energia interna do sistema foi de - 190,5 Cal.
4) Volume e temperatura diminuem, bem como a energia interna. O calor é cedido para o meio externo.
Primeira Lei da Termodinâmica
Para calcular o trabalho realizado sobre o gás (o volume diminuiu, logo o trabalho é negativo), utilizamos a expressão à seguir.
T = P. ΔV
Onde,
- T = trabalho realizado
- P = pressão constante
- ΔV = variação de volume do sistema gasoso
Calculando o trabalho realizado sobre o gás-
T = 2. 10⁵. (0,12 - 0,20)
T = - 0,16. 10⁵
T = - 16.000 Joules
Convertendo a unidade de medida do trabalho para calorias (Cal)-
1 Cal ---------------------------- 4,2 Joules
T ----------------------------------- 16000 Joules
T = - 3809,5 Joules
Utilizando a Primeira Lei da Termodinâmica, calculamos a variação da energia interna do gás-
ΔU = Q - T
ΔU = - 4000 - (- 3809,5)
ΔU = - 190,5 Cal.
A transformação sofrida pelo gás foi isobárica. A pressão permaneceu constante enquanto volume e temperatura absoluta do gás reduziram na mesma proporção.
Por consequência, a energia interna do sistema reduziu (variação negativa) e o sistema liberou 4000 calorias para o ambiente.
Saiba mais sobre a Primeira Lei da Termodinâmica em,
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