Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 18.1 - Ex. 10
A equação é o enunciado formal da primeira lei da termodinâmica. Nesta equação, as quantidades e , respectivamente, representam (a) o calor absorvido pelo sistema e o trabalho realizado pelo sistema, (b) o calor absorvido pelo sistema e o trabalho realizado sobre o sistema, (c) o calor liberado pelo sistema e o trabalho realizado pelo sistema, (d) o calor liberado pelo sistema e o trabalho realizado sobre o sistema.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? A primeira lei da termodinâmica expressa a conservação de energia. Queremos saber quando e são positivos e a lei da termodinâmica fica assim
Só com sinalzinhos de mais.
Vamos analisar essa questão usando um exemplo. Imagina que a gente tem um cilindro. Dentro dele temos um gás e e tampa dele é um embolo que pode se mover.
Esse cilindro tem uma energia interna inicial, certo? Vamos chamar de .
Agora imagina que a gente coloca esse cilindro numa chapa e ele começa a aquecer.
Estamos aumentando a temperatura dele, logo aumentando a energia interna porque os átomos dele começam a se mover mais rápido! E como a gente fez eles começarem a se mover mais rápido? Fornencendo calor .
Assim a energia interna é aumentada pelo calor fornecido ao sistema.
Passo 2
Agora imagina que esse gás se expande porque sua temperatura aumenta, movendo o embolo que era sua tampa para cima. Isso significa que o gás realizou um trabalho , né?
Mas de onde ele tirou a energia para realizar esse trabalho? Da sua energia interna! Então ao realizar trabalho, sua energia interna foi convertida em trabalho, ela diminuiu.
Logo, o trabalho realizado pelo sistema causa uma variação negativa na energia interna ele. Sendo assim, podemos considerar que no caso contrário, quando o trabalho é realizado sobre o sistema, a energia interna é aumentada.
Assim a energia interna é aumentada pelo trabalho efetuado sobre o sistema.
Resumindo: De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação na energia interna do sistema é igual ao calor que é fornecido ao sistema mais o trabalho realizado sobre sistema.
Em outras palavras, a variação completamente positiva de energia interna no sistema ocorre quando ele recebe calor e sobre ele é efetuado trabalho.