Enuncie a primeira lei da Termodinâmica e dê um exemplo de um processo no qual essa lei poderia ser observada.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente explicar a primeira lei da Termodinâmica e dar um exemplo de um processo onde essa lei se aplica. Então, vamos precisar entender o que essa lei diz e como ela funciona na prática.

Passo 2

A primeira lei da Termodinâmica é basicamente a lei da conservação da energia. Ela diz que a energia total de um sistema isolado permanece constante, ou seja, não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Em termos de equação, fica assim:
De

Passo 3

Vamos quebrar essa equação para entender melhor:
  • De: Representa a variação da energia interna do sistema.
  • Q: É o calor fornecido ao sistema. Se o sistema absorve calor, Q é positivo.
  • W: É o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema faz trabalho sobre o ambiente, W é positivo.
Então, a mudança na energia interna ( De) depende do quanto de calor entra no sistema menos o trabalho que o sistema realiza.

Passo 4

Um exemplo prático dessa lei é quando você esquenta uma panela com tampa no fogão. Ao aquecer a panela, você está fornecendo calor ( Q) para o sistema (a panela e o conteúdo). Esse calor aumenta a energia interna ( De) do sistema, e parte dessa energia pode ser usada para fazer o líquido ferver, realizando trabalho (como o vapor empurrando a tampa para cima, W). Assim, a primeira lei nos ajuda a entender como a energia está sendo transformada nesse processo.

Resposta

A primeira lei da Termodinâmica estabelece que a energia interna de um sistema aumenta na quantidade de calor fornecido menos o trabalho realizado pelo sistema, conforme a equação De. Um exemplo disso é o aquecimento de uma panela no fogão, onde o calor fornecido aumenta a energia interna do líquido na panela e parte desse calor é usado para gerar vapor, realizando trabalho.

Exercícios relacionados

Considere que um mol de gás ideal ( barCV=3 R / 2 ), inicialmente a 75^circ C e 100 kPa , é adiabaticamente comprimido até que sua temperatura atinja 375^circ C :
a) Calcule q, w e De para esse processo.
Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou 50 cm^3. Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
c) Calcule o trabalho de expansão/compressão realizado sobre o sistema durante o referido processo necessário para alcançar o equilíbrio térmico.
Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou 50 cm^3. Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
d) A barra poderia ser utilizada para construir um termômetro? Explique e diga em que lei da termodinâmica você se baseou para dar sua resposta. Enuncie esta lei.
Um mol de um gás ideal monoatômico ( barCV=3 R / 2 ) é mantido à pressão constante de 3,0 atm e então é resfriado reversivelmente de 100^circ C a 25^circ C. Responda:
© Se o processo de resfriamento do gás no mesmo intervalo de temperatura fosse realizado à volume constante, a quantidade de energia na forma de calor envolvida no processo seria maior ou menor? Justifique apresentando o novo valor de q e diga qual a razão termodinâmica desse resultado.