A Primeira Lei da Termodinâmica
O calor pode ser considerado uma forma de energia armazenada (ou potencial)? Uma interpretação deste tipo contradiz o conceito de calor como energia em um processo de transferência devido a uma diferença de temperatura?
O calor pode ser considerado uma forma de energia armazenada (ou potencial)? Uma interpretação deste tipo contradiz o conceito de calor como energia em um processo de transferência devido a uma diferença de temperatura?
Passo 1
O enunciado pergunta se o calor pode ser visto como uma forma de energia armazenada (ou potencial) e se isso conflita com o conceito de calor como energia em trânsito devido a diferença de temperatura. O assunto é a Primeira Lei da Termodinâmica, que relaciona variação de energia interna, calor e trabalho. Para resolver, vamos revisar as definições de calor, trabalho e energia interna e entender a natureza de cada um.
Passo 2
Em Termodinâmica define-se:
– A energia interna é uma função de estado, ou seja, energia armazenada no sistema que depende apenas do estado termodinâmico.
– O calor e o trabalho
são funções de caminho, modos de transferência de energia através da fronteira do sistema.
A Primeira Lei se escreve
– A energia interna
– O calor
A Primeira Lei se escreve
onde
é a variação da energia interna entre dois estados.
Passo 3
Como
não depende apenas dos estados inicial e final, mas do percurso do processo, ele não é função de estado. Diferentes processos entre os mesmos estados podem trocar quantidades diferentes de calor. Se o calor fosse energia armazenada, teria de ser uma função de estado, o que não acontece.
Passo 4
Interpretar o calor como forma de energia potencial armazenada implica em atribuir-lhe um valor mesmo sem ocorrer transferência. Mas o calor só é definido durante uma transferência causada por diferença de temperatura; em um sistema isolado em equilíbrio não existe “calor interno” a ser armazenado. Dessa forma, essa interpretação contradiz a definição de calor como energia em trânsito.
Resposta
O calor não pode ser considerado energia armazenada; chamá-lo de energia potencial contraria seu conceito de energia em trânsito devido a diferença de temperatura.