Problema 3A.19

A análise das proposições exige distinguir claramente calor, trabalho e energia interna. Em particular, a energia interna é função de estado, de modo que o calor trocado em um processo permite determinar apenas sua variação, e não seu valor absoluto. Além disso, em expansões gasosas, o sinal de $\Delta U$ depende do balanço entre calor e trabalho.

Em um processo a volume constante, não há trabalho de expansão, de modo que $$\Delta U = Q_V$$ Isso permite determinar a variação de energia interna, mas não o seu valor absoluto. Portanto, a proposição é incorreta.

Em uma reação exotérmica, o sistema libera calor para a vizinhança. Assim, a vizinhança pode ser aquecida à custa da diminuição da energia interna do sistema reacional. Portanto, a proposição é correta.

Em uma expansão adiabática, $$Q = 0$$ Logo, pela Primeira Lei da Termodinâmica, $$\Delta U = -W$$ Se o gás realiza trabalho ao se expandir, então $W > 0$ e, portanto, $\Delta U < 0$. Assim, a energia interna diminui, e não aumenta.

Na expansão contra o vácuo, a pressão externa é nula. Portanto, não há realização de trabalho: $$W = 0$$ Na idealização usual da expansão livre, também não há troca de calor com a vizinhança, de modo que o processo ocorre sem calor e sem trabalho. Portanto, a proposição é correta.