\checkmark Após as nossas discussões fomentada pela leitura dos artigos de (GOMES, 2015), como Você definiria Trabalho, Calor e Energia Interna?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos, à luz dos artigos de Gomes (2015), os conceitos de trabalho, calor e energia interna em termodinâmica. Para isso, vamos recorrer à ideia de sistemas simples (por exemplo um gás num pistão, como ilustra a figura) e à primeira lei da termodinâmica, que conecta essas grandezas.

Passo 2

Energia interna é a energia total armazenada no sistema devido ao movimento e às interações das suas partículas. Num gás ideal, por exemplo, é só energia cinética das moléculas; num gás real, inclui termos de energia potencial entre elas. Como é função de estado, alterações de energia interna dependem apenas dos estados inicial e final, e escrevemos
\Delta U = U_{\text{final}} - U_{\text{inicial}}.

Passo 3

Trabalho é a energia transferida quando uma força macroscópica desloca a fronteira do sistema. No caso clássico de um gás que expande ou se comprime num cilindro, o trabalho infinitesimal é
\delta W = p\,dV,
onde p é a pressão exercida sobre o pistão e dV a variação de volume. Se o gás se expande dV>0, expende trabalho; se comprime dV<0, recebe trabalho.

Passo 4

Calor é a energia transferida entre sistema e vizinhança devido a uma diferença de temperatura, sem macroscópica atuação de força sobre fronteiras. Denotamos o calor infinitesimal recebido pelo sistema por \delta Q. Ele não é função de estado, pois depende do caminho termodinâmico seguido durante a troca térmica.

Passo 5

A primeira lei da termodinâmica reúne essas definições num balanço de energia:
\Delta U = Q - W,
onde Q é o calor total recebido pelo sistema e W o trabalho total realizado pelo sistema. Essa equação diz que toda variação na energia interna vem de calor trocado ou trabalho realizado.

Resposta

Energia interna é a soma das energias microscópicas (cinética e potencial) das partículas, função de estado do sistema.
Trabalho é a energia transferida pela ação de forças macroscópicas sobre as fronteiras, tipicamente \delta W = p\,dV.
Calor é a energia transferida entre sistema e vizinhança por diferença de temperatura, denotado por \delta Q.
Eles se relacionam pela primeira lei:
\Delta U = Q - W.

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