A variação de energia interna (ΔU) equivale à diferença entre o calor (Q) trocado pelo sistema com o meio externo e o trabalho (τ) realizado por ele. Você lembra? - É hora de revisar as Leis da Termodinâmica para o Enem e os vestibulares.
Para iniciar os estudos sobre a termodinâmica, ramo responsável pelo estudo das relações entre as mudanças de temperatura, pressão e volume, é preciso definir alguns conceitos importantes como calor, energia e energia interna.
- Vamos rever esses conceitos:
- Calor (Q) é a energia térmica em transição. Isso acontece entre corpos ou sistemas com diferença de temperatura, em busca de um equilíbrio térmico.
- Energia é a capacidade que um corpo possui de realizar trabalho.
- Energia interna (U) de um sistema é a soma de todas as energias das partículas que compõem um gás.
Agora que já tomamos conhecimento de alguns conceitos importantes, vamos começar o nosso estudo sobre as duas Leis da Termodinâmica?
A Primeira Lei da Termodinâmica diz que a variação de energia interna (ΔU) equivale à diferença entre o calor (Q) trocado pelo sistema com o meio externo e o trabalho (τ) realizado por ele, ou seja:
As transformações estudadas por essa lei são:
1- Transformação isobárica: ocorre sob pressão constante, podendo alterar temperatura e volume.
2- Transformação isotérmica: ocorre sob temperatura constante, podendo alterar pressão e volume.
3- Transformação isocórica ou isovolumétrica: ocorre sob volume constante, podendo variar pressão e temperatura.
4- Transformação adiabática: ocorre quando a troca de calor com o meio externo (Q) é nula, seja porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre de forma tão rápida que o calor trocado é desprezível.
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Aula Gratuita sobre a 1ª Lei da Termodinâmica
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Veja agora a 2ª Lei da Termodinâmica
A Segunda Lei da Termodinâmica, enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, afirma que é impossível que uma máquina térmica cíclica converta integralmente calor em trabalho, ou seja, o rendimento (η) de uma máquina nunca será 100%. É o famoso Princípio de Carnot.
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) é um nome importante na história da Termodinâmica, por ter introduzido a idéia de transformações cíclicas e por ter provado que a mais eficiente das máquinas termodinâmicas é aquela em que todas as operações são reversíveis.
Carnot diz:
‘’Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria. ’’
Dica 2: Veja também outro assunto de Física bastante cobrado no Enem e nos vestibulares: As três Leis de Newton. Não deixe essa chance passar.
Exercícios sobre as Leis da Termodinâmica
Observe alguns exemplos do que pode ser cobrado nas provas do Enem e nos vestibulares abordando a termodinâmica:
Questão 1)(UFVJM/2007) Tendo-se uma amostra de gás ideal em expansão isotérmica, é CORRETO afirmar que:
A) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação de sua energia interna.
B) o trabalho realizado pelo gás é igual ao calor absorvido pelo mesmo.
C) o calor absorvido pelo gás é nulo.
D) a energia cinética média das moléculas do gás aumenta.
Resolução: Quando um gás ideal sofre expansão isotérmica significa que a sua temperatura não varia, ou seja, a variação de energia interna (ΔU) é nula. Colocando na equação, tem-se:
ΔU = Q – τ
0 = Q – τ
Q = τ
Gabarito: B.
