A quantidade de energia associada ao calor

• 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 esta do 2 por três processos diferentes

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 energia associada ao trabalho depende do processo.

Por outro lado, se uma certa quantidade de energia entra no sistema por calor, por um processo em que a pressão é mantida constante, uma parte dela permanece no sistema como energia interna, aumentando a sua temperatura, e a outra parte volta à vizinhança, associada ao trabalho de expansão do sistema. Entretanto, se essa quantidade de energia associada ao calor entra no sistema por um processo em que o volume é mantido constante, o sistema não realiza trabalhos sobre a vizinhança e toda a energia permanece no sistema como energia interna, causando um aumento maior na sua temperatura. Por isso, a quantidade de energia associada ao calor depende do processo.

A primeira lei afirma, então, que, apesar da quantidade de energia trocada por trabalho e da quantidade de energia trocada por calor entre o sistema e a vizinhança dependerem, cada uma delas, do processo pelo qual o sistema passa de um estado para outro, a diferença entre elas não depende.