A relação entre calor adicionada a um sistema, energia interna e trabalho externo realizado pelo sistema é descrito pela Primeira Lei da Termodinâmica . Esta lei afirma que:

A mudança na energia interna de um sistema fechado é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema.

Matematicamente, isso pode ser expresso como:

Δu =q - w

Onde:

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

Explicação:

* Energia interna (u) é a energia total possuída pelas moléculas dentro de um sistema, incluindo energia cinética (devido a movimento) e energia potencial (devido a posição e interações).
* calor (q) é a transferência de energia térmica entre objetos em diferentes temperaturas.
* trabalho (w) A energia é transferida quando uma força causa um deslocamento. Em um sistema termodinâmico, o trabalho é frequentemente realizado expandindo -se contra uma pressão, como quando um gás empurra um pistão.

Pontos de chave:

* positivo Q: O calor adicionado ao sistema aumenta sua energia interna.
* q negativo: O calor removido do sistema diminui sua energia interna.
* positivo w: O trabalho realizado pelo sistema diminui sua energia interna.
* negativo w: O trabalho realizado no sistema aumenta sua energia interna.

Exemplos:

* aquecendo um gás em um recipiente: Se você adicionar calor a um gás em um recipiente rígido, a energia interna do gás aumentará (Δu> 0). Como o contêiner é rígido, nenhum trabalho é feito (W =0).
* expandir gás em um pistão: Se você permitir que um gás se expanda contra um pistão, o gás trabalhará no pistão (W> 0). Se nenhum calor for adicionado (q =0), a energia interna do gás diminuirá (Δu <0).

em resumo:

A primeira lei da termodinâmica destaca o princípio da conservação de energia. A energia não pode ser criada ou destruída, mas pode ser transferida entre diferentes formas, como calor e trabalho. Compreender esse relacionamento é crucial em vários campos, incluindo engenharia, química e física.