Qual é a primeira lei da termodinâmica?

A primeira lei da termodinâmica também é conhecida como Lei da Conservação de Energia. Ele afirma que a energia não pode ser destruída ou criada; é conservado no universo e deve terminar em algum lugar, mesmo que mude de forma. Envolve o estudo do trabalho do sistema, calor e energia. Os motores térmicos geralmente levam a uma discussão da primeira lei da termodinâmica; no entanto, é considerada uma das leis mais fundamentais da natureza.

Uma vez que as pessoas se aprofundam no estudo da primeira lei da termodinâmica, imediatamente começam a analisar e calcular a equação associada à lei: ΔU = Q - W. Essa equação significa que a mudança na energia interna do sistema é igual ao calor. adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema. Como alternativa, algumas vezes a equação ΔU = Q + W é usada. A única diferença é que calcula o trabalho realizado no sistema, em vez do trabalho realizado pelo sistema. Em outras palavras, o trabalho é positivo quando o sistema funciona no sistema circundante e negativo quando o ambiente funciona no sistema.

Ao estudar física, há um exemplo comum que envolve a adição de calor a um gás em um sistema fechado. O exemplo continua expandindo esse gás para que ele funcione. Pode ser visualizado como um pistão empurrando para baixo ou aplicando pressão sobre gases em um motor de combustão interna. Assim, o trabalho é feito pelo sistema. Em alternativa, ao estudar processos e reações químicas, é típico estudar condições em que o trabalho é realizado no sistema.

A unidade padrão para calcular a primeira lei da termodinâmica é Joules (J); no entanto, muitas pessoas que estudam a lei também fazem seus cálculos em termos de calorias ou da Unidade Térmica Britânica (BTU). Às vezes, é útil calcular a conservação com números reais, permitindo que as pessoas vejam como a lei funciona. Se um motor faz 4.000 J de trabalho em seu entorno, a energia interna diminui em 4.000 J. Se também libera 5.000 J de calor enquanto está trabalhando, a energia interna diminui em 5.000 J. adicionais. Como resultado, a energia interna a energia do sistema diminui em um total de -9.000 J.

Em uma computação alternativa, se um sistema faz 4.000 J de trabalho em seu entorno e absorve 5.000 J de calor a partir de seu entorno, o resultado é diferente. Nesse caso, há 5.000 J de energia entrando e 4.000 J de energia saindo. Assim, a energia interna total do sistema é de 1.000 J.

Por fim, o trabalho negativo ou o trabalho realizado no sistema pelos arredores pode ser exemplificado por meio de cálculos referentes à primeira lei da termodinâmica. Por exemplo, se o sistema absorver 4.000 J, enquanto os arredores executam 5.000 J simultaneamente ou trabalham no sistema, outro resultado será visto. Como todas as energias estão fluindo para o sistema, a energia interna total sobe para 9.000 J.