Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 100j durante uma compressão isotérmica?

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• Qual é a variação de energia interna de um gás ideal que realiza um trabalho de 80J durante uma compressão Adiabática?
• Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre a qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão Adiabática * 1 ponto a 80 JB 40 JC zero d 40 j?
• Como calcular a variação de energia interna de um gás ideal?
• Qual é a variação da energia interna de um gás sobre?

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Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Física
Ensino Médio, 2ª Série
Primeira lei da termodinâmica
1
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
A ideia de aproveitar o calor para produzir movimento (trabalho) é bem antiga. Heron de Alexandria (10 d.C. a 70 d.C.) já propunha em sua eolípila tal aproveitamento.
Esta ideia ganhou a forma de máquinas térmicas e revolucionou, na segunda metade do século XVIII, a maneira pela qual as pessoas se relacionam e produzem seus bens.
Imagens: 
Eolípila: Katie Crisalli para a U.S. Air Force / United States public domain.
Heron de Alexandria: Autor desconhecido / United States public domain.
Imagens: 
À Esquerda, Sala de máquinas penteadeiras a vapor Heilmann / Armand Kohl / Public domain.
À Direita, Locomotiva a vapor / Don-kun / Public domain.
Experimente você mesmo! 
No livro Física mais que divertida, do professor Eduardo Campos Valadares (Ed. UFMG), encontramos um experimento denominado “Usina Térmica”.
A experiência consiste em aquecer uma lata de refrigerante contendo água e um furo na parte superior.
Bem a frente do furo deve ser colocada uma turbina (ventoinha). 
Este é um bom exemplo de transformação
de energia térmica em energia mecânica,
ou seja, calor em movimento.
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagem: SEE-PE redesenhada com base em http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_08.asp
Imagem: Arturo D. Castillo / Creative Commons Attribution 3.0 Unported.
A força para produção de bens
 era braçal e bastante personalizada.
O homem percebe que pode utilizar a força da água para realização de trabalhos como a moagem de grãos. 
Sugerimos que pesquise sobre rodas d’água e moinhos de água.
Com a máquina a vapor o homem passa a controlar a fonte de energia, sendo capaz de produzir bens em larga escala.
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagens (de cima para baixo): a - Lewis W. Hine , Yale University Art Gallery/ Public Domain; b - Roger May / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic; c – Emoscopes / GNU Free Documentation License.
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para fornecer calor ao gás.
Ao ser aquecido, o gás se expande empurrando o êmbolo para cima.
Notamos que o calor fornecido ao gás produziu trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a temperatura do gás.
Isso demonstra que a energia se conservou. A energia na forma de calor transformou-se em outros tipos de energia.
A primeira lei da Termodinâmica corresponde, na verdade, ao princípio da conservação da energia. Assim, o calor fornecido ou retirado (Q) de um sistema resultará na realização de trabalho (δ) e na variação da energia interna do sistema (∆U).
Q = δ + ∆U 
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagem: Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain.
Trabalho realizado 
pelo gás
(δ > 0)
Quando o gás se expande, temos uma variação de volume positiva (∆V>0). Então dizemos que o gás realizou trabalho (δ>0), pois é a força do gás que desloca o êmbolo.
Trabalho realizado 
sobre o gás
(δ < 0)
Quando o gás é comprimido, temos uma variação de volume negativa (∆V<0). Então dizemos que o trabalho foi realizado sobre o gás (δ<0), pois uma força externa desloca o êmbolo.
F
Gás
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Primeira lei da termodinâmica
Energia Interna (U)
A energia interna de um gás está diretamente relacionada com sua temperatura. Assim, uma variação na temperatura do gás indicará variação de sua energia interna (∆U). Para moléculas monoatômicas, tem-se:
K
n – número de mols do gás;
R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K);
T – temperatura do gás.
Ligue aqui
o aquecimento
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagem: Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain.
Numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido ou cedido (Q) pelo gás será transformado em variação da sua energia interna (∆U) . Como não há variação de volume, também não há realização de trabalho (δ).
Q = δ + ∆U
Q = ∆U
K
Calor recebido
∆U > 0
Calor cedido
∆U < 0
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Numa transformação isotérmica,, todo calor trocado pelo gás (Q), recebido ou cedido, resultará em trabalho(δ) . Uma vez que não há variação de temperatura, também não há variação de energia interna(∆U).
Q = δ + ∆U
Q = δ
K
Calor Recebido
δ > 0
Calor cedido
δ < 0
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Numa transformação adiabática,, não ocorre troca de calor (Q) do gás com seu entorno. Assim, todo trabalho(δ) realizado pelo gás (δ>0) ou sobre o gás (δ<0) resultará na variação de energia interna(∆U).
Q = δ + ∆U
δ = -∆U
K
δ > 0
δ < 0
Quando o trabalho é positivo (realizado pelo gás) observamos uma diminuição da temperatura. Quando o trabalho é negativo (realizado sobre o gás) observamos um aumento na temperatura. (clique para ver animação e fique atento a marcação do termômetro)
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Primeira lei da termodinâmica
Experimente você mesmo! 
Ao encher uma bola fazendo movimentos rápidos na bomba, notamos o aquecimento da mesma. Isto acontece porque o ar, uma vez comprimido rapidamente, eleva sua temperatura.
Como o processo é rápido, não há tempo para troca de calor com o meio externo. Trata-se de uma compressão adiabática.
Um outro exemplo, contrário ao anterior, mas que ilustra o mesmo tipo de transformação, é o uso do aerossol.
Ao mantê-lo pressionado por algum tempo, notamos o resfriamento da lata. A expansão do gás produz uma diminuição de sua temperatura. Trata-se de uma expansão adiabática.
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Primeira lei da termodinâmica
Imagens (de cima para baixo): a – Air pump / Priwo / Public Domain; b – Football / flomar / Public Domain; c – Aerosol / PiccoloNamek / GNU Free Documentation License.
Em resumo...
Transformação
Isotérmica
Q = δ
Transformação
Isovolumétrica
Q = ∆U
Transformação
Adiabática
δ = -∆U
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Vamos resolver juntos!
01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande - realizando um trabalho de 150 joules – e sua energia interna aumenta.
a) Considerando 1 cal = 4J, calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.
Próximo Problema
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Primeira lei da termodinâmica
De início, é preciso considerar que a pressão do gás se mantém constante. Logo, a força que o gás exerce sobre o êmbolo é constante e não deve ser maior que 400N, pois o êmbolo deve subir lentamente.
Caso a força fosse maior que 400N, o êmbolo subiria aceleradamente. Assim, a força do gás deve ser 400N e o êmbolo deverá subir com velocidade constante.
F
400N
Lembremos que o trabalho de uma força é calculado por ...
δ = 400x0,02
Onde “F” é o valor da força e “d” o deslocamento que a força produz.
Assim temos...
δ = Fxd
δ = 8 J
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Primeira lei da termodinâmica
d = 0,02m
Então, para obter a mesma energia da Gasolina (em 1Kg), o volume de GNV será...
893 vezes maior que o volume da gasolina.
Então será necessário comprimir o GNV (aumentar a pressão) para se ter a mesma energia em um volume menor.
Assim, a alternativa que responde a questão será...
b) muito maior, o que requer que ele seja armazenado á alta pressão.
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Tente resolver!
05. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão isotérmica?
a) 80J;
b) 40J;
c) Zero;
d) - 40J;
e) - 80J.
04. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho δ=70J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás:
a) aumentou 170 J;
b) aumentou 100 J;

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Qual é a variação de energia interna de um gás ideal que realiza um trabalho de 80J durante uma compressão Adiabática?

Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre a qual é realizado um trabalho de 80J durante uma compressão Adiabática * 1 ponto a 80 JB 40 JC zero d 40 j?

Como calcular a variação de energia interna de um gás ideal?

Qual é a variação da energia interna de um gás sobre?