Um cilindro, fechado por um êmbolo, encerra o volume de 1,0 litro de um gás ideal à pressão de 2,5 x 105 Pa. Quando o sistema recebe de uma fonte quente 300 J de calor, o êmbolo desloca-se sem atrito, de modo que o volume do gás seja duplicado em um processo termodinâmico, o qual pode ser considerado isobárico. Nesse caso, a energia interna do gás sofreu uma variação, em joules, equivalente a

A alternativa correta é letra A) 50

Gabarito: LETRA A.

Para resolver essa questão, podemos usar a primeira lei da termodinâmica, que é uma forma de expressar a conservação de energia para sistemas termodinâmicos. A primeira lei da termodinâmica é dada por:

Delta U = Q - W

Onde:

- Delta U é a variação da energia interna,
- Q é o calor adicionado ao sistema,
- W é o trabalho realizado pelo sistema.

Em um processo isobárico (pressão constante), o trabalho pode ser calculado usando a equação W = P cdot Delta V, onde P é a pressão e Delta V é a variação de volume. Assim, temos:

Delta U = Q - P cdot Delta V tag 1

Como o volume do gás é duplicado, temos que

Delta V = V_{final} - V_{inicial}

Delta V = 2V_{inicial} - V_{inicial}

Delta V = V_{inicial}

Assim, a equação (1) se torna:

Delta U = Q - P cdot V_{inicial}

Do enunciado, temos que Q = 300 , J (o calor é positivo pois é adicionado ao sistema), P = 2,0 times 10^5 , Pa e V_{inicial} = 1 , l = 1 times 10^{-3} , m^3. Assim, substituindo os valores na equação acima, temos:

Delta U = 300 - 2,5 times 10^5 cdot 1 times 10^{-3}

Delta U = 300 - 250

Delta U = 50 , J

Portanto, a resposta correta é a alternativa (a).