(a) Escreva a equaçâo que expressa a primeira lei da termodinâmica. (b) Ao aplicar a primeira lei da termodinâmica, precisamos medir a energia interna de um sistema? Explique. © Sob quais condições as grandezas
e
serão números negativos?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. Ela trata da primeira lei da termodinâmica, que é um conceito fundamental na física que fala sobre conservação de energia em sistemas. A gente vai precisar das fórmulas básicas dessa lei, entender o que significam energia interna, calor (q) e trabalho (w).
Passo 2
Primeiro, vamos para a parte (a): escrever a equação que expressa a primeira lei da termodinâmica. A primeira lei basicamente diz que a energia total de um sistema fechado é constante. Isso significa que a energia que entra ou sai do sistema na forma de calor e trabalho deve ser igual à mudança na energia interna do sistema.
A equação fica assim:
Aqui,
representa a variação da energia interna,
é o calor trocado e
é o trabalho realizado pelo sistema.
Passo 3
Agora, na parte (b), a gente precisa entender se, ao aplicar a primeira lei da termodinâmica, é necessário medir a energia interna de um sistema. A resposta é não exatamente. Na prática, medir diretamente a energia interna pode ser complicado porque ela depende de várias propriedades do sistema.
Em vez disso, usamos a primeira lei para relacionar as mudanças de energia interna com o calor e o trabalho, sem precisar conhecer
de antemão. Ou seja, a lei nos permite calcular a variação da energia interna se conhecermos o calor e o trabalho envolvidos na transformação.
Passo 4
Por último, na parte ©, vamos ver quando as grandezas
(calor) e
(trabalho) serão números negativos. Isso depende da convenção que a gente adota para sinais:
-
é negativo quando o sistema perde calor, ou seja, quando o calor é retirado do sistema. -
é negativo quando o trabalho é realizado sobre o sistema, ou seja, quando alguma força externa está compactando o sistema.
Essas convenções ajudam a manter a consistência na aplicação da primeira lei da termodinâmica.
Resposta
(a) A equação da primeira lei da termodinâmica é
.
(b) Não, não precisamos medir diretamente a energia interna do sistema ao aplicar a primeira lei. Usamos a lei para relacionar variações de energia interna com o calor e o trabalho envolvidos.
© As grandezas
e
serão negativas quando o sistema perde calor (
negativo) e quando trabalho é realizado sobre o sistema (
negativo), respectivamente.
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