Um aquecedor elétrico de 100 W\pu{100 W} opera por 20 min\pu{20 min} para aquecer um gás ideal em um cilindro. Ao mesmo tempo, o gás se expande de 1 L\pu{1 L} até 6 L\pu{6 L} contra uma pressão atmosférica constante de 20 atm\pu{20 atm}.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da variação de energia interna do gás.

Gabarito 3A.08
Cálculo do calor trocado.

Q=(100 W)×(20×60 s)=120 kJ Q = (\pu{100 W}) \times (20\times \pu{60 s}) = \pu{120 kJ}

Etapa 2. Cálculo do trabalho realizado.

De W=PextΔV,W = P_\mathrm{ext}\Delta V, W=(20 atm)×(5 L)=50 atm ⋅ L=10 kJ W = (\pu{20 atm})\times (\pu{5 L}) = \pu{50 atm.L} = \pu{10 kJ}

Etapa 3. Cálculo da variação de energia interna.

Da Primeira Lei da Termodinâmica, ΔU=Q−W,\Delta U = Q - W, W=(120 kJ)−(10 kJ)=110 kJ W = (\pu{120 kJ}) - (\pu{10 kJ}) = \boxed{ \pu{110 kJ} }