A primeira lei da Termodinâmica aparece em livros como De , ou De. 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:
De
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:
  1. :
    • 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 .
  2. :
    • 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.
  3. :
    • 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 De 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.

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