Para responder à sua pergunta sobre a primeira lei da termodinâmica aplicada a sistemas abertos durante a expansão de um gás, precisamos considerar como a energia interna se comporta nesse processo. A primeira lei da termodinâmica pode ser expressa como: ΔU = Q - W onde ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor trocado com o ambiente e W é o trabalho realizado pelo sistema. Durante a expansão de um gás em um sistema aberto, o sistema realiza trabalho (W) ao empurrar o ambiente. Se não houver troca de calor (Q) suficiente para compensar esse trabalho, a energia interna do sistema tende a diminuir. Analisando as alternativas: a) A energia interna aumenta devido ao aumento do volume. - Isso não é correto, pois o aumento do volume não garante aumento da energia interna. b) A energia interna diminui porque o sistema realiza trabalho. - Esta é uma afirmação correta, pois o trabalho realizado pelo sistema pode levar a uma diminuição da energia interna se não houver calor suficiente sendo adicionado. c) A energia interna não muda, pois o trabalho realizado é compensado pela troca de calor. - Isso pode ser verdade em algumas situações, mas não é uma afirmação geral. d) A energia interna não é afetada pela expansão. - Isso não é correto, pois a expansão geralmente afeta a energia interna. Portanto, a alternativa correta é: b) A energia interna diminui porque o sistema realiza trabalho.