termodinâmica

5. Primeira Lei da Termodinâmica

5.1 A Primeira Lei para Mudança de Estado de um Sistema
A Primeira Lei da Termodinâmica é uma lei, derivada da evidência experimental, que expressa a conservação da energia.
Trabalho e calor somente aparecem como fenômenos de fronteira, como fluxo, de forma que é impróprio dizer-se que um sistema “possui” trabalho ou calor.
Um sistema, porém, pode possuir energia numa multiplicidade de formas: energia cinética e potencial em relação a um sistema de coordenadas; energia associada com o movimento e posição das moléculas; energia associada com a estrutura do átomo; energia química, energia elétrica potencial, etc.
No estudo da Termodinâmica é conveniente considerar-se separadamente as energias cinética e potencial e admitir que as outras formas de energia do sistema sejam representadas por uma única propriedade, denominada energia interna. Assim:
E = U+Ec+Ep, (5.1) sendo: E, a soma das energias que o sistema possui, U, a energia interna, Ec, a energia cinética e Ep, a energia potencial.
Como a evidência experimental nos diz que a energia se conserva, ou seja,
VARIAÇÃO DA ENERGIA DE UM SISTEMA = FLUXO LÍQUIDO DE ENERGIA (O
QUE SAI MENOS O QUE ENTRA), podemos escrever:

∆E = ∆U +

(

)

2 m Vel 2 − Vel1
2
+ mg(z 2 − z1 ) = Q − W . (5.2.a)
2

O sinal negativo em frente ao símbolo que designa trabalho W, deve-se à convenção de sinais, já vista.
Usualmente, a equação (5.2.a) aparece como:
Q = W + ∆E , (5.2.b) ou, se dividirmos todos os termos pela massa do sistema, como:

q = w + ∆ e . (5.3)
Na forma diferencial a Primeira Lei da Termodinâmica é representada pelas equações: δQ = δW + dE (5.4) e δq = δw + de . (5.5)
A variação da energia de um sistema depende somente dos estados inicial e final, sendo, portanto uma função de ponto. A diferencial é uma diferencial exata: dE = dU +dEc + dEp. (5.6)
Em certas situações pode ser conveniente escrever a equação da Primeira Lei da
Termodinâmica para