Como o princípio da conservação da energia se relaciona com a primeira lei da termodinâmica?
Passo 1
O enunciado pergunta como o princípio da conservação da energia (que diz que “energia não se cria nem se destrói, apenas se transforma”) se relaciona com a primeira lei da termodinâmica. O conteúdo é termodinâmica básica: nós vamos precisar dos conceitos de energia interna, calor e trabalho para ver como a primeira lei expressa esse princípio de conservação.
Passo 2
O princípio da conservação da energia, em termos gerais, afirma que num sistema isolado a soma total de todas as formas de energia permanece constante. Se algo sai ou entra, só pode ser por meio de energia trocada com o ambiente, seja como trabalho ou como calor.
Passo 3
A primeira lei da termodinâmica é justamente a aplicação desse princípio a um sistema termodinâmico fechado (sem troca de massa). Ela estabelece que a variação da energia interna
do sistema é igual à diferença entre o calor
recebido e o trabalho
realizado pelo sistema sobre o meio externo:
Passo 4
Comparando:
– O termo representa o “estoque interno de energia” do sistema.
– O calor e o trabalho
são as duas únicas formas de transferência de energia entre sistema e vizinhança.
Logo, a equação expressa exatamente que toda energia que entra como calor ou sai como trabalho fica refletida na energia interna, sem criação nem destruição — ou seja, é o princípio da conservação de energia aplicado a processos térmicos.
– O termo
– O calor
Logo, a equação
Resposta
A primeira lei da termodinâmica é a formulação do princípio da conservação da energia para sistemas termodinâmicos, resumida em
onde toda energia trocada como calor e trabalho aparece como variação da energia interna.