Calor e 1a lei.pdf - Unidade Acadêmica de Física - UFCG

Notas de aula – Física II; Profs Ricardo e Amauri
Calor e Primeira Lei
Q > 0 → calor entra no sistema.
Q < 0 → calor sai do sistema.
A variação de energia interna só depende do estado final e do estado inicial (por isto é
considerada uma função de estado assim como P, V e T), porém, Q e W dependem do caminho
tomado para sair de um estado e ir para outro, logo não são consideradas funções de estado.
Se escrevermos
dQ = dU + dW, (7)
podemos dizer que dU é uma diferencial mas dQ e dW são apenas quantidades infinitesimais
adicionadas ao sistema.
4 – A Energia Interna de um Gás
A energia cinética total de um gás é:
K = 3nRT/2.
Se esta é a única energia do gás, então
U = 3nRT/2.
Isto só é possível se considerarmos que o gás é formado por átomos. Caso o gás seja composto
por moléculas, então a rotação destas deve ser considera no cálculo da energia cinética. Devemos
ter em mente que a energia interna só depende da temperatura que o gás se encontra. Assim, se
existe uma variação de temperatura, a variação da energia interna só depende destas
temperaturas e não do caminho como estas temperaturas foram variadas.
Expansão livre adiabática
A energia interna depende ou não do volume que ele ocupa?
Na expansão livre, o gás não troca calor com o ambiente, logo Q = 0. Também, como o vácuo no
lado direito (Figura 2) não oferece qualquer resistência a sua expansão, temos W = 0. Logo, ∆U
= 0, ou seja, não ocorre qualquer variação de temperatura. Isto vale quando a pressão dentro do
vasilhame é pequena.
Na expansão, espera-se que a energia potencial de interação aumente pois a distância entre as
moléculas aumentam, conseqüentemente, a energia cinètica diminui, logo a temperatura também.
Para um gás ideal, isto não foi verificado.
parede abiabática
Gás
Vácuo
Fig. 2 – Quando a torneira for aberta o gás se expandirá rapidamente até ocupar os dois compartimentos sob a
mesma pressão.
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