1st Law of Thermodynamics (Português)
Introduction
To understand the relationship between work and heat, we need to understand a third, linking factor: the change in internal energy. A energia não pode ser criada nem destruída, mas pode ser convertida ou transferida. Energia interna refere-se a toda a energia dentro de um determinado sistema, incluindo a energia cinética das moléculas e a energia armazenada em todas as ligações químicas entre as moléculas., Com as interações de calor, trabalho e energia interna, há transferências de energia e conversões cada vez que uma mudança é feita em um sistema. No entanto, nenhuma energia líquida é criada ou perdida durante estas transferências.
Lei da Termodinâmica
A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia pode ser convertida de uma forma para outra, com a interação de calor, trabalho e energia interna, mas ela não pode ser criada nem destruída, sob quaisquer circunstâncias., Matematicamente, este é representado como
\
com
- \(ΔU\) é a total mudança na energia interna de um sistema,
- \(p\) é o calor trocados entre um sistema e seu entorno, e
- \(m\) é o trabalho realizado pelo ou sobre o sistema.
o Trabalho é também igual ao negativo da pressão externa sobre o sistema multiplicado pela variação de volume:
\
A energia interna de um sistema poderia diminuir se o sistema libera calor ou trabalho., Portanto, a energia interna de um sistema aumenta quando o calor aumenta (isto seria feito adicionando calor em um sistema). A energia interna também aumentaria se o trabalho fosse feito em um sistema. Qualquer trabalho ou calor que entra ou sai de um sistema altera a energia interna. No entanto, uma vez que a energia nunca é criada nem destruída (assim, a primeira lei da termodinâmica), a mudança na energia interna sempre é igual a zero. Se a energia é perdida pelo sistema, então é absorvida pelo entorno., Se a energia é absorvida por um sistema, então essa energia foi libertada pelos arredores:
\
Onde ΔUsystem é a energia interna total de um sistema, e Δusurrounding é a energia total do ambiente.,bbc”>
The above figure is a visual example of the First Law of Thermodynamics., Os cubos azuis representam o sistema e os círculos amarelos representam os arredores ao redor do sistema. Se a energia é perdida pelo sistema cubo, então ela é ganha pelo ambiente. A energia nunca é criada nem destruída. Desde que a área do cubo da pista diminuiu a área visual do círculo amarelo aumentou. Isto simboliza como a energia perdida por um sistema é ganha pelo ambiente. Os efeitos de diferentes ambientes e mudanças em um sistema ajudam a determinar o aumento ou diminuição da energia interna, calor e trabalho.,v id=”e58a7c820f”>
+ or –
Example \(\PageIndex{1}\)
A gas in a system has constant pressure., O ambiente em torno do sistema perde 62 J de calor e faz 474 J de trabalho no sistema. Qual é a energia interna do sistema?
solução
para encontrar energia interna, ΔU, devemos considerar a relação entre o sistema e os arredores. Uma vez que a Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia não é criada nem destruída, sabemos que qualquer coisa perdida pelos arredores é ganha pelo sistema. A área circundante perde calor e trabalha no sistema. Portanto, q E w são positivos na equação ΔU=q+w porque o sistema ganha calor e consegue trabalho feito em si mesmo.,
\ &= 536\,J \end{align}\]
Exemplo de \(\PageIndex{2}\)
Um sistema constante de volume (ΔV=0) e o calor de todo o sistema aumenta em 45 J.
- o Que é o sinal para o calor (q) para o sistema?
- que é ΔU igual?qual é o valor da energia interna do sistema em Joules?
solução
Uma vez que o sistema tem volume constante (ΔV=0), o termo-PΔV=0 e o trabalho é igual a zero. Assim, na equação ΔU = q+w w = 0 e ΔU = Q. A energia interna é igual ao calor do sistema., O calor circundante aumenta, de modo que o calor do sistema diminui porque o calor não é criado nem destruído. Portanto, o calor é retirado do sistema tornando-o exotérmico e negativo. O valor da energia interna será o valor negativo do calor absorvido pelo ambiente.
- negativo (q<0)
- ΔU=q + (-PΔV) = q+ 0 = q
- ΔU = -45J
