A Primeira Lei da Termodinâmica

AULA 2

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

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A primeira lei da termodinâmica é comumente chamada de "Lei da conservação da energia".

Nos cursos elementares de física, o estudo da conservação de energia dá ênfase às transformações de energia cinética e potencial e suas relações com o trabalho.

Uma forma mais geral de conservação de energia inclui os efeitos de transferência de calor e a variação de energia interna.

Esta forma mais geral é chamada de PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA.

A Primeira Lei trata da conservação de energia, na qual se estabelece que a energia total do universo se

mantém constante apesar de poder ser mudada de uma forma para outra.

Embora a energia assuma várias formas, a quantidade total de energia é constante e, quando energia em uma forma desaparece, ela reaparece simultaneamente em outras formas.

PRIMEIRA LEI        SISTEMA[pic 2]

“A variação de energia do sistema tem que ser igual à energia transferida através de suas fronteiras com as vizinhanças.”

Matematicamente:        ∆        + ∆        = 0[pic 3][pic 4]

A Energia contida no sistema pode estar nas formas de Energia Cinética (Ec), Energia Potencial (Ep) e

Energia Interna (U).

A Energia Interna está associada à energia das moléculas que compõem o sistema, enquanto que a Energia Cinética e a Energia Potencial estão associadas, respectivamente, ao movimento e a posição em níveis macroscópicos.

Energia Cinética:[pic 5]

𝐸        = 1 𝑚𝑣2

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Energia Potencial:

𝐸𝑃 = 𝑚𝑧𝑔[pic 7]

𝐶        2

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massa

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velocidade

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distância

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Aceleração

da gravidade

• A Energia Interna está associada à energia das moléculas que compõem o sistema.

• Devido ao seu movimento incessante, as molécula possuem energia cinética de translação, rotação e de

vibração interna: Energia Interna[pic 11]

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• A adição de calor e/ou trabalho a uma substância aumenta essa atividade molecular, provocando  um acréscimo na sua energia interna.

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• Energia Interna é um conceito termodinâmico. Ela não pode ser medida diretamente: não há medidores de energia interna.
• Através da primeira lei é possível se determinar variações na energia interna.

• Haverá variações da Energia Interna de um sistema se houver mudanças de temperatura, de fase ou em sua estrutura química (reações químicas).

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TERMODINÂMICA 1        6

Transformação entre Energia Potencial e Energia Cinética: MOVIMENTO DE UM PÊNDULO

ENERGIA POTENCIAL MÁXIMA[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

ALTURA

ENERGIA POTENCIAL[pic 21][pic 22]

ENERGIA CINÉTICA MÁXIMA

ENERGIA POTENCIAL        ENERGIA CINÉTICA[pic 23]

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VELOCIDADE

Transformação envolvendo Energia Interna: EXPERIMENTO DE JOULE

TEMPERATURA[pic 24][pic 25]

ENERGIA INTERNA[pic 26]

TRABALHO        ENERGIA INTERNA[pic 27][pic 28]

GRAU DE AGITAÇÃO MOLECULAR

Embora a energia assuma várias formas, a quantidade total de energia é constante e, quando energia em uma forma desaparece, ela reaparece simultaneamente em outras formas.

Calor e trabalho: Formas de energia em trânsito através da fronteira que separa o sistema de sua vizinhança.

Energias potencial, cinética e interna: encontram-se no interior do sistema, estando armazenadas na matéria.

CALOR TRABALHO

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CALOR/TRABALHO

ENERGIA INTERNA ENERGIA POTENCIAL ENERGIA CINÉTICA

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Sistema

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Vizinhança

CALOR/TRABALHO[pic 29]

Quando o sistema é dito fechado, não há fluxo de massa por suas fronteiras, apenas de Energia, nas formas de Calor e Trabalho.

∆        + ∆        = 0        (1)[pic 30][pic 31]

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