Exemplo: Aplicação da Primeira Lei | Capítulo 1 | Termodinâmica para Estudantes de Física

Capítulo 1 · Item 1.17

Exemplo 1.6: Aplicando a Primeira Lei

Determinação de

Δ U

a partir de

Q

W

— Gás em expansão

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Exemplo 1.6 — Solução Passo a Passo

Um gás em cilindro absorve $Δ Q = 500$ J de calor e realiza trabalho de expansão $| Δ W_{pelo sistema} | = 200$ J. Calcule $Δ U$ .

Calor absorvido

Δ Q = + 500

Trabalho pelo sistema

Δ W = - 200

Identificar sinais: o gás absorve calor →

Δ Q = + 500

J. O gás realiza trabalho (expansão) → logo

Δ W = - 200

Aplicar a Primeira Lei:

Δ U = Δ Q + Δ W = 500 + (- 200) = 300 J

Resultado

Δ U = + 300 J

O gás recebeu mais energia pelo calor do que perdeu pelo trabalho: a energia interna aumentou 300 J. ✓

Exercício — Primeira Lei

Um sistema recebe $Q = 800$ J de calor. Ao mesmo tempo, o sistema sofre compressão: é feito sobre ele um trabalho de $300$ J.

Determine: (a) o sinal correto de $W$ na nossa convenção; (b) a variação de energia interna $Δ U$ .

Solução

(a) Compressão = trabalho feito sobre o sistema → $W = + 300$ J.

(b) Primeira Lei: $Δ U = Q + W = 800 + 300 = 1100 J$

A energia interna aumenta em 1100 J: ambos calor e compressão contribuem positivamente. ✓