Num cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, é realizada a combustão completa de carbono (grafita). A temperatura no interior do cilindro é mantida constante desde a introdução dos reagentes até o final da reação.
Considere as seguintes afirmações:
I. A variação da energia interna do sistema é igual a zero.
II. O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero.
III. A quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança é igual a zero.
IV. A variação da entalpia do sistema é igual à variação da energia interna.
Destas afirmações, está(ão) CORRETA(S)
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Começando pela reação que ocorre dentro do cilindro, têm-se para combustão da grafita:\begin{matrix}
\ce{C_{(grafita)} + O2_{(g)} -> CO2_{(g)}}
\end{matrix}Analisando as afirmativas:
$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
Conforme primeira lei da termodinâmica:\begin{matrix}\Delta U = \Delta H - \Delta n_{gás} RT
\end{matrix}Vista a reação de combustão, nota-se que $\Delta n_{gás} = 0$, ou seja:\begin{matrix}
\Delta U = \Delta H
\end{matrix}Como a reação é de combustão, $\Delta H \ne 0$, consequentemente, $\Delta U \ne 0$.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Com conhecimento que $W = \Delta n_{gás} RT$, e dado que $\Delta n_{gás} = 0$, o trabalho é nulo.
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
O calor trocado corresponde a entalpia da reação $(\Delta H)$, ou seja, ele é diferente de zero
$• \ \text{Afirmativa IV:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Vide análises anteriores.\begin{matrix}Letra \ (D)
\end{matrix}