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 ( De) 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.

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