Primeira Lei da Termodinâmica

Na seção anterior identificamos duas formas de transferência de energia entre um sistema e sua vizinhança: o calor Q e o trabalho \tau. Vimos que o sistema pode absorver energia do calor ou perder, por convenção adotamos o sinal positivo para o ganho e negativo para a perda. Em relação ao trabalho, adotamos o sinal positivo quando o sistema realiza trabalho e negativo quando recebe.

Durante todo processo que envolve tanto calor como trabalho, a combinação resulta na variação da energia interna \Delta U resultante que entra no sistema.

Para cada processo de transformação (isotérmico, isobárico, isocórico ou adiabático) pelo qual o gás passa é realizado uma quantidade de trabalho diferente, bem como a quantidade de energia transferida para o sistema.

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O diagrama mostra que o gás passa por dois processos que apresentaram resultados de trabalhos diferentes, pois quando analisamos a área embaixo de cada curva é possível verificar que são diferentes, assim:

    \[ \tau _{I}\neq \tau _{II} \]

O trabalho realizado por um sistema que passa por um processo de um estado inicial para outro estado final depende dos detalhes do processo.

 

Os resultados experimentais mostram que a quantidade de calor acrescentada ou retirada do sistema também depende do tipo de  processo, assim:

    \[ Q_{I}\neq Q_{II} \]

O calor acrescentado a um sistema que passa por um processo de um estado inicial para um estado final depende dos detalhes do processo.
Porém as experiências mostram que durante cada processo Q-\tau é sempre constante

    \[ Q_{I}-\tau _{I}=Q_{II}-\tau _{II} \]

Esse fato nos leva a determinação da primeira lei da termodinâmica
Para qualquer processo em que se acrescenta calor Q a um sistema e trabalho \tau é realizado, a energia resultante transferida, Q-\tau, é igual à variação de energia interna \Delta U do sistema.
Em forma de equação:

    \[ \Delta U=Q-\tau \]

Se a variação da energia é sempre constante temos que a variação da quantidade de quantidade de calor é igual a variação do trabalho \Delta Q=\Delta \tau. Assim podemos afirmar que a energia se conserva.

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