Pela 1ª Lei da Termodinâmica, temos:
Q = W + U => W = Q - U (1ª eq.)
Se o sistema recebe calor, esse calor é positivo e a energia interna também é positiva, então temos:
Q = 30J
U = 20J
Substituindo esses valores na 1ª eq., temos:
W = Q - U => W = 30J - 20J => W = 10J
Alternativa D.
Bons Estudos!!!
A maioria da literatura de Termodinâmica e a IUPAC afirmam que a 1ª Lei da Termodinâmica é:
DeltaU = Q + W
Considerando que o referencial é o meio em que o sistema está inserido.
Nesse caso, se o meio realizasse trabalho sobre o sistema gasoso, o sinal de W seria positivo; a recíproca é verdadeira, se o gás realizasse trabalho sobre o meio, o sinal de W seria negativo.
Assim, com DeltaU = 20 J, Q = 30 J: 20 = 30 + W ---> W = -10 J.
Entretanto, a questão pergunta sobre o trabalho realizado PELO gás, uma vez que o mesmo sofreu expansão. Aqui, o referencial é o próprio gás, e uma vez que este exerceu o trabalho, o sinal de W seria positivo.
Dessa forma, temos que o trabalho W exercido pelo gás é de 10 J.