Termodinâmica

A termodinâmica é o ramo da física que estuda as causas e os efeitos de mudanças na temperatura, pressão e volume. A termodinâmica esta relacionada com a energia e o movimento, e como a energia cria o movimento.

A primeira lei da termodinâmica é uma versão da lei de conservação da energia, também pode ser descrita como princípio da lei de joule, o princípio da conservação de energia aplicada à termodinâmica, o que torna possível prever o comportamento de um sistema gasoso ao sofrer uma transformação termodinâmica, modificando massa e volume.

Analisando o princípio da conservação de energia ao contexto da termodinâmica:

Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho, ou ambas as situações simultaneamente, então, ao receber uma quantidade Q de calor, esta poderá realizar um trabalho e aumentar a energia interna do sistema ΔU.

energia interna (U), expressa em termos de uma equação diferencial para os estados de um processo termodinâmico. Esta equação pode ser traduzido em palavras como se segue:

"Em um processo termodinâmico fechado, a alteração da energia interna do sistema é igual à diferença entre o alteração do calor acumulado pelo sistema e da alteração do trabalho realizado".

Segundo a lei de Clausius a energia interna é a soma das energias cinética e potencial de todas as partículas que constituem este sistema. Por esta razão, é considerada uma propriedade do sistema, depende somente do estado inicial e estado final do processo. Ainda, quanto maior a taxa de calor que está sendo transferida a determinado sistema, maior será sua energia interna. Assim, temos:

, quando o sistema recebe calor

, quando o sistema perde calor

Calor – Trabalho - Energia Interna

Q//ΔU Recebe Realiza Aumenta > 0 Cede Recebe Diminui 0 , quando é realizado pelo sistema e negativo, W < 0 , quando é realizado sobre o sistema. Portanto, como o trabalho realizado pelo sistema diminui a energia interna, então coloca-se o sinal negativo na equação.

Mudanças no estado de um sistema são produzidas pela interação com o ambiente através de calor e trabalho. A Lei zero da termodinâmica define temperatura, enquanto a Primeira Lei define a função de estado Energia Interna. Podemos simplificar dizendo que existe uma função (energia interna) cuja variação durante uma transformação depende unicamente de dois estados, o inicial e o final. Num sistema fechado a indicação desta variação é dada como:

Na equação acima, convencionou-se Q positivo quando é acrescida energia ao sistema e negativo quando retirada; do mesmo modo, a energia interna diminui se for cedida energia para a vizinhança sob a forma de trabalho W, ou seja, se o sistema realizar trabalho.

Relação da primeira lei para sistemas fechados

Ante a ausência de iterações de trabalho entre um sistema e suas

vizinhanças, a quantidade de transferência de calor líquida é

igual à mudança na energia total de um sistema fechado.

Q