A relação entre energia interna e trabalho mecânico é governado pela Primeira Lei da Termodinâmica . Esta lei afirma que a mudança na energia interna de um sistema é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema.

Aqui está um colapso:

* Energia interna (u) é a energia total contida dentro de um sistema, incluindo energia cinética das moléculas, energia potencial das forças intermoleculares e outras formas de energia.
* calor (q) é a transferência de energia térmica entre um sistema e seus arredores.
* trabalho (w) é a energia transferida para ou para um sistema por uma força externa.

A primeira lei da termodinâmica pode ser expressa matematicamente como:

Δu =q - w

Onde:

* ΔU é a mudança de energia interna
* q O calor é adicionado ao sistema
* w é o trabalho realizado pelo sistema

Como o trabalho mecânico afeta a energia interna:

* Trabalho realizado pelo sistema: Quando um sistema funciona, gasta energia interna. Isso significa que a energia interna diminui (Δu é negativo). Exemplos incluem:
* Expandir o gás empurrando um pistão
* Um eixo rotativo trabalhando em uma máquina
* Trabalho realizado no sistema: Quando o trabalho é feito em um sistema, sua energia interna aumenta (Δu é positivo). Exemplos incluem:
* Comprimindo um gás
* Fricção gerando calor em um sistema
* Mexendo um líquido

Pontos de chave:

* O trabalho pode alterar a energia interna. O trabalho realizado pelo sistema reduz a energia interna, enquanto o trabalho realizado no sistema aumenta a energia interna.
* A primeira lei da termodinâmica é um princípio de conservação de energia. A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transferida ou transformada.
* A relação entre trabalho e energia interna é importante em muitas aplicações de engenharia. Por exemplo, entender como o trabalho afeta a energia interna é crucial para projetar motores, usinas de energia e outros sistemas termodinâmicos.

Exemplo:

Digamos que você comprime um gás usando um pistão. Você está trabalhando no sistema, aumentando sua energia interna. Esse aumento na energia interna se manifesta como um aumento na temperatura do gás.

em resumo: O trabalho mecânico afeta diretamente a energia interna de um sistema. O trabalho realizado pelo sistema diminui a energia interna, enquanto o trabalho realizado no sistema aumenta a energia interna. Esse relacionamento é um princípio fundamental na termodinâmica.