1: A prática descreve a energia interna (U) como uma função de estado, indicando que ela depende apenas do estado atual do sistema, e não do caminho percorrido para atingir esse estado. Com base nessa definição, explique a diferença entre energia interna e calor (q) ou trabalho (w), considerando que a variação de energia interna é dada pela Equação
.
Passo 1
O enunciado diz que a energia interna
é uma função de estado, ou seja, seu valor depende somente do estado atual do sistema (por exemplo, temperatura, pressão e volume) e não de como se chegou nele. Precisamos comparar essa característica de
com as grandezas calor
e trabalho
, lembrando que a variação de energia interna satisfaz a Primeira Lei da Termodinâmica.
Passo 2
A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que, para uma transformação qualquer, vale
onde
,
é o calor trocado pelo sistema e
é o trabalho realizado sobre (ou pelo) sistema.
Passo 3
Como
é função de estado,
depende apenas dos valores de
no estado inicial e no estado final. Se eu levar o sistema do mesmo estado A até o mesmo estado B por dois caminhos diferentes, sempre terei
igual nos dois casos.
Passo 4
Já
e
não são funções de estado, mas sim funções de caminho. Isso significa que os valores de calor trocado e trabalho realizado variam conforme o percurso termodinâmico escolhido. Dois processos distintos entre A e B podem ter
e
muito diferentes, ainda que
seja o mesmo.
Passo 5
Em outras palavras:
• Energia interna é propriedade do sistema, só importa onde você está.
• Calor e trabalho
são modos de transferência de energia, e seu valor depende exatamente de como você faz a transformação.
• Energia interna
• Calor
Resposta
A diferença central é que a energia interna
é uma função de estado (só depende do estado inicial e final), enquanto calor
e trabalho
são funções de caminho (dependem de como a transformação ocorre), embora sua soma sempre dê a mesma
.