Um sistema gasoso recebe de uma fonte térmica uma quantidade de calor equivalente a 30 J e expande-se. Ao final, verifica-se que houve um aumento de 20 J na energia interna do sistema. 0 trabalho realizado pelo gás na expansão foi de: 

Um sistema gasoso recebe de uma fonte térmica uma quantidade de calor equivalente a 30 J e expande-se. Ao final, verifica-se que houve um aumento de 20 J na energia interna do sistema. 0 trabalho realizado pelo gás na expansão foi de:

• A)-50 J
• B)-10 J
• C)0 J
• D)10 J
• E)50 J

O gabarito correto é D). Isso porque, ao analisar a situação, podemos concluir que a quantidade de calor adicionada ao sistema foi de 30 J, e o aumento na energia interna foi de 20 J. Isso significa que a diferença entre esses valores, ou seja, 10 J, foi utilizada para realizar trabalho.

É importante lembrar que, ao estudar termodinâmica, é fundamental entender a relação entre a energia interna do sistema, a quantidade de calor adicionada ou removida e o trabalho realizado. Nesse caso, podemos aplicar a fórmula do primeiro princípio da termodinâmica, que estabelece que a variação da energia interna (ΔU) é igual à soma do calor adicionado (Q) e do trabalho realizado (W): ΔU = Q - W.

Substituindo os valores dados na fórmula, temos: 20 J = 30 J - W. Para encontrar o valor do trabalho realizado, basta resolver a equação para W, o que nos leva a W = 10 J.

Portanto, a resposta correta é a opção D) 10 J. É fundamental, ao resolver problemas de termodinâmica, ter cuidado com as unidades de medida e aplicar as fórmulas de forma correta.

Além disso, é importante lembrar que a termodinâmica é uma área da física que estuda as relações entre a temperatura, a energia e o trabalho. Ela é fundamental para entender muitos processos naturais e tecnológicos, como a queima de combustíveis, a refrigeração e a geração de energia.

Em resumo, o problema apresentado é um exemplo clássico de aplicação do primeiro princípio da termodinâmica, e sua resolução é fundamental para entender como a energia interna de um sistema se relaciona com a quantidade de calor adicionada e o trabalho realizado.