Termodinâmica

Primeira Lei da Termodinâmica
A energia interna U de um sistema é a soma das energias cinéticas e das energias potenciais de todas as partículas que formam esse sistema e, como tal, é uma propriedade do sistema. Isto significa que qualquer variação ∆U na energia interna só depende do estado inicial e do estado final do sistema na transformação considerada. Além disso:
• Se um sistema troca energia com a vizinhança por trabalho e por calor, então a variação da sua energia interna é dada por:
∆U = Q − W
Este é o enunciado da primeira lei da Termodinâmica. Esta lei representa a aplicação do princípio de conservação da energia a sistemas que podem trocar energia com a vizinhança por calor e por trabalho.
Nesta expressão, W representa a quantidade de energia associada ao trabalho do sistema sobre a vizinhança e, por isso:
• W > 0 quando o sistema se expande e perde energia para a vizinhança.
• W < 0 quando o sistema se contrai e recebe energia da vizinhança.
Além disso, Q representa a quantidade de energia associada ao calor da vizinhança para o sistema e, por isso:
• Q > 0 quando a energia passa da vizinhança para o sistema.
• Q < 0 quando a energia passa do sistema para a vizinhança.

Embora ∆U só dependa do estado inicial e do estado final do sistema porque representa a variação da sua energia interna, as quantidades de energia W e Q dependem, também, do processo que leva o sistema do estado inicial ao estado final.
Para discutir essa propriedade importante da energia interna vamos considerar uma amostra de gás que é levada do estado 1 para o estado 2 por três processos diferentes (Fig.51).

Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

A quantidade de energia associada ao trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança, no processo 1A2, é dada pela área sob a isóbara 1A, no processo 1B2, é dada pela área sob a isóbara B2 e no processo 12, é dada pela área sob a curva correspondente. Por isso, a quantidade de