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Primeira lei da termodinâmica
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A Primeira Lei da Termodinâmica
Todo sistema físico apresenta uma energia interna bem definida, que depende do estado, ou seja, das condições em que o sistema se encontra. O estado de um gás aprisionado num recipiente, por exemplo, é descrito por meio dos valores de seu volume, de sua temperatura e de sua pressão. Se aquecermos esse gás, seu estado mudará e, em conseqüência, sua energia interna também será alterada.
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Analisemos a seguir um sistema termodinâmico simples.
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Uma certa porção de gás está contida num cilindro com êmbolo móvel. O gás recebe ou cede calor através da parede do cilindro e realiza trabalho quando o êmbolo se move. Um corpo sobre o êmbolo (como o bastão indicado na imagem ao lado) mantém o gás sob uma certa pressão, sendo que um termômetro instalado no cilindro indica a temperatura do gás. Fornecendo calor a esse sistema através da ação do bastão, o gás se expande e realiza trabalho:
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Mas sabia-se, desde os primeiros estudos dos motores térmicos, que o trabalho realizado durante a expansão do gás era menor que o calor recebido pelo sistema. Isto significava que, durante a transformação, a temperatura do sistema aumentava, evidenciando um aumento de energia interna do sistema.
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| A Primeira Lei da Termodinâmica refere-se a esta situação, e pode ser enunciada da seguinte forma: A diferença entre o calor recebido e o trabalho realizado é igual ao aumento da energia interna. Algebricamente podemos escrever: |
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Q sendo o calor recebido pelo sistema durante a transformação e W o trabalho realizado pelo sistema e sua variação DU da energia interna.
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Esta equação pode ser aplicada a qualquer sistema, desde que se atribuam sinais algébricos ao calor e trabalho: - Q>0 - quando o sistema recebe calor.
- Q<0 - quando o sistema fornece calor
- W>0 - quando o volume do sistema aumenta
- W<0 - quando o volume do sistema diminui.
Já a variação de energia interna é positiva quando a temperatura aumenta e negativa quando a temperatura do sistema diminui.
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