Qual o significado físico dos termos que compõe a equação geral da energia em termos de energia interna?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta está pedindo para a gente entender o que cada pedacinho da equação geral da energia significa fisicamente, focando na energia interna. Isso está dentro da termodinâmica, que estuda como a energia se comporta nos sistemas. Vamos precisar conhecer os conceitos de energia interna, calor, trabalho e como eles interagem na primeira lei da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da primeira lei da termodinâmica, que é essencialmente uma versão da lei da conservação da energia para sistemas termodinâmicos. Ela diz que a mudança na energia interna de um sistema (
) é igual ao calor
que entra no sistema menos o trabalho
que o sistema realiza sobre o ambiente. A equação é:
Aqui,
representa a variação da energia interna.
Passo 3
Vamos detalhar cada termo:
-
Energia Interna (
): É a energia total que está armazenada dentro do sistema devido ao movimento e à interação das partículas que o compõem. Inclui energia cinética e potencial das moléculas. -
Calor (
): É a transferência de energia térmica entre o sistema e o ambiente devido à diferença de temperatura. Se o é positivo, o sistema recebe calor; se é negativo, o sistema perde calor. -
Trabalho (
): É a energia transferida quando o sistema realiza uma força sobre o ambiente, como expandir um gás contra uma pressão externa. Se o é positivo, o sistema realiza trabalho; se é negativo, o ambiente realiza trabalho sobre o sistema.
Passo 4
Vamos ver como esses termos interagem na equação. Quando um sistema recebe calor (
), essa energia aumenta a energia interna (
aumenta). Por outro lado, quando o sistema realiza trabalho (
), parte da energia interna é usada para esse trabalho, então
diminui.
Por exemplo, se você esquenta uma panela sem mexer, o calor aumenta a energia interna do conteúdo. Se você está na academia levantando pesos, seu corpo está usando energia interna para realizar trabalho.
Resposta
Então, resumindo, na equação geral da energia
:
-
: Variação da energia interna do sistema. -
: Calor transferido para o sistema (aumenta se positivo). -
: Trabalho realizado pelo sistema sobre o ambiente (diminui se positivo).
Essa equação mostra como a energia interna de um sistema muda devido às trocas de calor e trabalho com o ambiente.