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 1(\Delta U=q+w).

Passo 1

O enunciado diz que a energia interna U 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 U com as grandezas calor q e trabalho w, 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
\Delta U \;=\; q + w
onde \Delta U = U_{\text{final}} - U_{\text{inicial}}, q é o calor trocado pelo sistema e w é o trabalho realizado sobre (ou pelo) sistema.

Passo 3

Como U é função de estado, \Delta U depende apenas dos valores de U 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 \Delta U_{A\to B} igual nos dois casos.

Passo 4

q e w 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 q e w muito diferentes, ainda que \Delta U seja o mesmo.

Passo 5

Em outras palavras:
• Energia interna U é propriedade do sistema, só importa onde você está.
• Calor q e trabalho w são modos de transferência de energia, e seu valor depende exatamente de como você faz a transformação.

Resposta

A diferença central é que a energia interna U é uma função de estado (só depende do estado inicial e final), enquanto calor q e trabalho w são funções de caminho (dependem de como a transformação ocorre), embora sua soma sempre dê a mesma \Delta U.

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