Duas amostras de gás estão em um recipiente rígido isolado termicamente do exterior e com duas câmaras separadas por uma parede que também é rígida. O gás na primeira câmara está a uma temperatura menor que o gás na segunda câmara. Lentamente, a parede rígida permite a passagem de calor levando a uma situação de equilíbrio térmico entre as câmaras. A variação de energia interna do gás na primeira câmara, ΔU, e o calor recebido por ele, Q, têm seus sinais descritos por

Duas amostras de gás estão em um recipiente rígido isolado termicamente do exterior e com duas câmaras separadas por uma parede que também é rígida. O gás na primeira câmara está a uma temperatura menor que o gás na segunda câmara. Lentamente, a parede rígida permite a passagem de calor levando a uma situação de equilíbrio térmico entre as câmaras. A variação de energia interna do gás na primeira câmara, ΔU, e o calor recebido por ele, Q, têm seus sinais descritos por

• A)ΔU > 0 e Q > 0
• B)ΔU > 0 e Q < 0
• C)ΔU < 0 e Q > 0
• D)ΔU < 0 e Q < 0

O gabarito correto é A). Isso ocorre porque, durante o processo de transferência de calor, a energia interna do gás na primeira câmara aumenta (ΔU > 0) e, simultaneamente, ele recebe calor da segunda câmara (Q > 0). Com isso, a temperatura do gás na primeira câmara aumenta até que atinja o equilíbrio térmico com a segunda câmara.

Para entender melhor esse processo, é importante lembrar que a energia interna de um sistema é uma medida da energia total do sistema, incluindo a energia cinética das partículas, a energia potencial e a energia de vibração. Quando o gás na primeira câmara recebe calor, as moléculas começam a se mover mais rápido, aumentando a energia cinética e, consequentemente, a energia interna do sistema.

Além disso, é fundamental compreender que a transferência de calor ocorre de uma região de alta temperatura para uma região de baixa temperatura. Nesse caso, o gás na segunda câmara, que está a uma temperatura maior, transfere calor para o gás na primeira câmara, que está a uma temperatura menor. Isso faz com que a energia interna do gás na primeira câmara aumente e, portanto, ΔU > 0.

É importante notar que, se a parede não fosse rígida, o gás poderia se expandir ou se contrair, o que mudaria a situação. No entanto, como a parede é rígida, o volume do gás permanece constante e a única variação é a temperatura.

Em resumo, a variação de energia interna do gás na primeira câmara, ΔU, e o calor recebido por ele, Q, têm seus sinais descritos por A) ΔU > 0 e Q > 0. Isso ocorre porque o gás na primeira câmara recebe calor da segunda câmara, aumentando sua energia interna e sua temperatura até que atinja o equilíbrio térmico.