Questăo 1 (15 %) - com base nos seus conhecimentos na disciplina termodinâmica,
o que é calor? Descreva calor em termos formais conforme discutido na disciplina;
o que é calor? Descreva calor em termos formais conforme discutido na disciplina;
Passo 1
O enunciado pede uma definição formal de calor na disciplina de termodinâmica. Para isso, vamos usar conceitos como transferência de energia por diferença de temperatura, função de processo (δ), distinção entre calor e trabalho e a relação com entropia.
Passo 2
Calor é energia em trânsito entre sistema e vizinhança motivada exclusivamente por diferença de temperatura. Quando dois corpos a temperaturas diferentes são postos em contato térmico, há fluxo de energia do mais quente para o mais frio até o equilíbrio. Em termodinâmica, esse fluxo é representado por um elemento de volume de energia δQ, destacando que δQ depende do processo e não é uma diferencial exata.
Passo 3
Como calor não é variável de estado, não podemos escrevê-lo como diferença de uma função U diretamente. Em vez disso, na Primeira Lei formulamos
onde
é a variação de energia interna,
o calor recebido e
o trabalho realizado pelo sistema. A presença do símbolo
reforça que calor e trabalho são funções de caminho.
Passo 4
Para um processo reversível, podemos relacionar calor e entropia pela expressão
onde
é a temperatura em cada estado intermediário e
a variação de entropia. Essa igualdade formaliza que calor reversible é o produto de temperatura por variação de entropia.
Resposta
Calor é energia em trânsito entre sistema e vizinhança causada por diferença de temperatura, caracterizada por um elemento de processo
(não uma variável de estado), entrando na Primeira Lei como
e, em processos reversíveis, obedecendo à relação
.