A primeira lei da Termodinâmica aparece em livros como
, ou
. Qual é a diferença física entre essas versões? Há algum erro em alguma delas? Explique.
Passo 1
Vamos dar uma olhada na primeira lei da Termodinâmica, que pode ser encontrada nos livros de três maneiras diferentes:
Aqui,
representa a variação da energia interna do sistema,
é o calor trocado e
é o trabalho realizado. Para entender essas versões, vamos precisar saber o que cada termo significa e como eles se relacionam.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que cada símbolo representa:
-
: Variação da energia interna do sistema. Isso significa como a energia armazenada dentro do sistema muda. -
: Calor trocado. Se o sistema recebe calor, é positivo; se o sistema perde calor, é negativo. -
: Trabalho realizado. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, é positivo; se o ambiente realiza trabalho sobre o sistema, é negativo.
Passo 3
Agora, vamos analisar cada versão da primeira lei:
-
: - Aqui, a variação da energia interna é igual ao calor recebido pelo sistema menos o trabalho que o sistema realiza.
- Se o sistema recebe calor (
positivo) e realiza trabalho ( positivo), a energia interna aumenta se e diminui se .
-
: - Nesta versão, a variação da energia interna é igual ao trabalho realizado pelo sistema menos o calor recebido.
- Essa forma é menos comum e pode causar confusão porque a convenção de sinais pode não estar clara.
-
: - Aqui, a variação da energia interna é a soma do trabalho realizado e do calor trocado.
- Essa forma assume que tanto
quanto estão sendo considerados de acordo com suas convenções de sinal.
Passo 4
A principal diferença física entre essas versões está na convenção de sinais usada para
e
. A convenção mais aceita é:
Nessa convenção:
-
positivo significa que o sistema absorve calor. -
positivo significa que o sistema realiza trabalho sobre o ambiente.
As outras formas,
e
, podem levar a equívocos porque não seguem claramente a convenção padrão de sinais, o que pode resultar em erros na interpretação dos processos térmicos.
Resposta
A diferença física entre as versões está na convenção de sinais adotada para o calor e o trabalho. A forma correta e mais usada é
, onde
é o calor absorvido pelo sistema e
é o trabalho realizado pelo sistema. As outras versões podem conter erros pois não seguem a convenção padrão, podendo levar a interpretações incorretas dos processos envolvidos.