A primeira lei da Termodinâmica

​

• Energia interna

 

 

            Antes de trabalharmos diretamente sobre o que trata a primeira lei da Termodinâmica, é necessário uma clareza quanto ao significado de energia interna. A energia interna de um corpo ou sistema representa a soma de todas as diversas formas de energia que átomos e moléculas desse sistema possuem. Ou seja, a energia interna é a energia total existente em seu interior. Quando esse sistema troca energia com sua vizinhança, há uma mudança de energia: o sistema vai de uma energia inicial para uma energia final. Dessa forma, a energia interna varia de.

​

• A 1ª Lei da Termodinâmica

 

 

            A grosso modo, a primeira lei da Termodinâmica é uma versão do Princípio de Conservação de Energia. Partindo do mesmo, se um sistema recebe uma quantidade de calor, essa energia é acrescentada ao interior do sistema, de forma que o mesmo teria uma variação de energia. Mas, se considerarmos que, por receber calor, esse sistema tenha se expandido (aumento de volume), ele terá realizado trabalho sobre a vizinhança. Esse trabalho será realizado com a utilização da energia interna do sistema, que iria, então, diminuir. Supondo que esse trabalho realizado seja, o sistema iria aumentar 100 J (calor absorvido) e diminuir 30 J (trabalho realizado). Dessa forma, sua variação de energiaseria

 

 

 

            Essa expressão pode ser usada, também, quando o sistema cede calor à vizinhança. Nesse caso, Q será negativo, assim como W, contribuindo para a diminuição da energia interna do sistema ( também negativo).

 

 

 

            Resumindo:

 

 

 

 

 

 

 

 

            Ao observarmos a aplicação da primeira lei da Termodinâmica, teremos alguns casos específicos. São eles:

•  

• Transformação Adiabática

 

Aqui, o gás não recebe nem cede calor, pois não há troca de energia com a vizinhança. Quando um gás sofre uma expansão ou copressão rápida, essa transformação pode ser considerada adiabática – a quantidade de calor que o sistema poderá receber ou absorver é muito pequena, então consideramos. Aplicando a primeira lei da Termodinâmica, a uma transformação adiabática onde, temos

 

 

            Se o gás se expandiu, realizando um trabalho positivo, a variação da energia interna será positiva. Se ele tiver sido comprimido, realizando um trabalho negativo, a variação da energia interna será negativa.

 

• Transformação Isotérmica

 

Nesse caso, não há variação de temperatura (temperatura constante). O gás absorve uma quantidade de calor que será totalmente transformada em trabalho W (Q = W). Isso porque, se não há variação de temperatura, a energia interna do sistema também não irá variar (energia interna U constante). Dessa forma, pela primeira lei da Termodinâmica, temos:

 

   U = Q - W, onde    U = 0   e, portanto  Q = W     e   U = CONSTANTE