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:
Passo 3
Vamos quebrar essa equação para entender melhor:
-
: Representa a variação da energia interna do sistema. -
: É o calor fornecido ao sistema. Se o sistema absorve calor, é positivo. -
: É o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema faz trabalho sobre o ambiente, é positivo.
Então, a mudança na energia interna (
) 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 (
) para o sistema (a panela e o conteúdo). Esse calor aumenta a energia interna (
) do sistema, e parte dessa energia pode ser usada para fazer o líquido ferver, realizando trabalho (como o vapor empurrando a tampa para cima,
). 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
. 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 (
), inicialmente a
e 100 kPa , é adiabaticamente comprimido até que sua temperatura atinja
:
a) Calcule e
para esse processo.
a) Calcule
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
. 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.
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
. 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.
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 (
) é mantido à pressão constante de
e então é resfriado reversivelmente de
a
. 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 e diga qual a razão termodinâmica desse resultado.
© 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