1ª E 2ª LEI DA TERMODINÂMICA

1 Primeira Lei da Termodinâmica

A primeira lei da termodinâmica é o principio de conservação de energia no qual pode ser aplicado em qualquer processo em que a energia de um sistema é trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho. Quando uma energia é perdida em uma reação, ela é transformada em energia de outro tipo. Assim como na conservação de massas, em um sistema completamente fechado a energia permanece a mesma, necessitando assim, ser isolada termicamente para evitar a perda em forma de calor.(SÓFÍSICA, 2004-2011).

2 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, quando é fornecida certa quantidade de energia (Q) a um sistema, esta energia pode ser usada de duas maneiras:

Uma parte da energia pode ser usada para o sistema realizar um trabalho (t), expandindo-se ou contraindo-se, ou também pode acontecer de o sistema não alterar seu volume (t = 0);

A outra parte pode ser absorvida pelo sistema, virando energia interna, ou seja, essa outra parte de energia é igual à variação de energia (ΔU) do sistema. Se a variação de energia for zero (ΔU = 0) o sistema utilizou toda a energia em forma de trabalho. (SÓFÍSICA, 2004-2011).

2.1 Sendo assim temos enunciada a primeira lei da termodinâmica: a variação de energia interna (ΔU) de um sistema, que é igual à diferença entre o calor (Q) trocado com meio externo e o trabalho (T) por ele realizado durante uma. (SÓFÍSICA, 2004-2011).

ΔU= Q - t

Aplicandooprincipio de concervação de energia.

Q=ΔU+ t

Sendo todas as unidades medidas em Joule (J).

3 Exemplo:

Ao receber uma quantidade de calor Q=50J, um gás realiza um trabalho igual a 12J, sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor era U=100J, qual será esta energia após o recebimento?(SÓFÍSICA, 2004-2011).

Q= t +ΔU

50 = 12 + (U – 100)

50 = 12 – 100 + U

U = 138 J

4 Aplicação

Uma máquina térmica, como o modelo de funcionamento de um motor de um automóvel, é um sistema que executa uma transformação cíclica, isto é, a máquina térmica passa periodicamente pelo mesmo estado. Como os estados iniciais e finais de um ciclo são os mesmos, a energia interna nesses estados é igual, e assim, a variação de energia interna ao fim de um ciclo é nula. (SÓFÍSICA, 2004-2011).

Deste modo, aplicando a 1ª lei da termodinâmica a uma máquina térmica ao fim de um ciclo:

ΔU = 0

(ΔU = T + Q) = 0

Q = - T

5 Por exemplo, num motor de explosão de um automóvel, a energia obtida sob a forma de calor na câmara de combustão devido à explosão da mistura de ar e gasolina, causa a expansão dessa mistura gasosa. Esta expansão empurra um pistão ou êmbolo, realizando trabalho sobre o exterior. De seguida, os gases resultantes da combustão são expelidos para o exterior, entrando novamente para a câmara uma mistura de ar e gasolina, e todo o processo volta a repetir-se, ou seja, é um processo cíclico. (SÓFÍSICA, 2004-2011).