Primeira Lei Termodinâmica

• Energia Cinética

• Energia Potencial

∆Ek =

1
⋅ m(v22 − v12 )
2

∆E p = m ⋅ g ( z2 − z1 )

◦ J(N—m) or kJ
◦ ft—lbf
◦ Btu

1

Soma de todas as formas microscópicas de energia
◦ Relacionada à estrutura molecular e à intensidade da atividade molecular
Pense nela como sendo as energias cinética e potencial em nível molecular.
A energia cinética molecular é chamada de energia sensível As forças de ligação entre moléculas são maiores nos sólidos do que nos líquidos. Quando a energia é suficiente para superar essas forças, uma mudança de fase acontece: energia latente.
Energia química: energia interna associada com ligações atômicas.
Energia nuclear: ligações muito fortes associadas ao núcleo do átomo.

E = Ek + E p + U
Vizinhanças

Cinética
Potencial
Interna

Dependem de referencial externo

Sistema

2

∆EUniv = 0

Sistemas Fechados

3

∆ [Ek + E p + U ] = 0

Vizinhanças

Q, W

Cinética
Potencial
Interna
Sistema

4

∆ [Ek + E p + U ] = Q + W

Q>0

W>0
Sistema

V2

• Trabalho de compressão / expansão: mov. fronteira

W = − ∫ p ⋅dV
V1

• Dilatação de uma barra sólida
• Eixo
• Elétrico
• Magnético
Trabalho depende do caminho; não é uma propriedade

5

•

Condução
Radiação
Convecção

dT dx •
Q e = −εσ ATb4
Q x = −κ A
•

Q c = hA(Tb − T f )
Photo courtesy of Mike Benson

Um tanque rígido contém ar a 500 kPa e 150 °C.
Como resultado da transferência de calor para a vizinhança, a pressão e a temperatura são reduzidas para 400 kPa e 65 °C. Determine o trabalho realizado durante esse processo.

6

Um arranjo cilindro-pistão contém inicialmente 0,40 m³ de ar a 100 kPa e 80 °C.
O ar é comprimido até 0,10 m³ isotérmica e reversivelmente. Determine o trabalho realizado durante esse processo.

Considere um sistema cilindro-pistão que contém inicialmente 1,0 kg de água líquida saturada a 150ºC. Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida à água