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Calor, Trabalho e a 
Primeira Lei
BC0303 Aula 3
2N1
Maurício D. Coutinho Neto mauricio.neto@ufabc.edu.br
Calor e Trabalho
• Joule 1845 - Equivalente mecânico do 
calor
• Trabalho ≡ Trabalho mecânico
• Lembre se que Q > O quando é 
transferido para o sistema
• Quais variáveis caracterizam um 
sistema termodinâmico ?
• Funções de estado são propriedades 
macroscópicas de um sistema que 
independem da forma com que ele foi 
preparado
• Calor e trabalho não são variáveis de 
estado
Calor e Trabalho
• Considere o sistema ao lado. Uma gás 
confinado num recipiente com paredes 
isolantes. A base possui uma 
reservatório de calor.
★Processo Quase Estático: O 
sistema esta em equilíbrio a 
cada passo do processo 
termodinâmico ≡ Processo 
reversível
dW=F·dS ⇒dW=pextA·ds=pextdV
Calor e Trabalho
F=mgF=pA
•Um gás está confinado em um cilindro 
com um pistão móvel. O calor (Q) pode 
ser adicionado ao gás ou dele retirado 
regulando-se a temperatura T do 
reservatório térmico.
•O trabalho (W) pode ser realizado pelo 
gás levantando-se ou abaixando-se o 
pistão.
•P r o c e s s o Te r m o d i n â m i c o = 
Procedimento através do qual você leva 
o sistema do estado inicial para o 
estado final.
W =
∫ Vf
Vi
pextdV =
∫ Vf
Vi
pintdV
Onde a última igualdade vale somente para processos reversíveis
Diagramas pV
• A área no diagrama pV 
define o trabalho realizado 
pelo gás
• Definições
• W > 0 quando o gás 
realiza trabalho
• ΔV > ou < 0 ?
• W < 0 quando trabalho é 
realizado no gás
• ΔV > ou < 0 ?
Funções de Estado
• Funções de estado são propriedades macroscópicas de um 
sistema que independem da forma com que ele foi preparado
• São elas (ate o momento): T, V, P
Q =
∫ f
i,caminho
dq W =
∫ f
i,caminho
dw ∆T =
∫ f
i
dT
Diz se que dq e dw são diferenciais inexatos enquanto dT é um 
diferencial exato
Note a semelhança com o conceito de forças conservativas 
(ex. força gravitacional).
Funções de Estado
Q =
∫ f
i,caminho
dq W =
∫ f
i,caminho
dw ∆T =
∫ f
i
dT
A Primeira Lei da Termodinâmica
• Definimos uma quantidade E do sistema para a qual em um 
processo termodinâmico ΔE=Q-W independe da trajetória 
utilizada
• E refere-se a energia interna do sistema; E = Eint
★A Energia interna de um sistema aumenta quando transferimos 
calor para um sistema (Q>0) e diminui quando o sistema 
realiza trabalho (W>0)
★A energia de um sistema isolado é constante.
★dE é um diferencial exato.
dE=dq-dw
∆E =
∫ f
i,caminho
dq −
∫ f
i,caminho
dw = Ef − Ei
Exercícios de Fixação
Quais duas trajetórias 
maximizam o trabalho ?
Q > ou < que zero ?
ΔE > ou < que zero ?
W e Q em ordem decrescente
Casos Especiais da 1a Lei
Expansão no vácuo W = 0 Expansão adiabática Q = 0
Restrição Conseqüência
Adiabático Q=0 ΔEint=-W
Volume constante W=0 ΔEint=Q
Ciclo Fechado ΔEint=0 Q=W
Expansão livre Q=W=0 ΔEint=0
Problema Resolvido
Considere o processo termodinâmico. Faça 
1,00 kg de água liquida a 100°C a 1 Atm 
ferver. ΔV = 1671-0.001 m3
• Qual o trabalho realizado pelo sistema ?
•Qual a energia transferida na forma de 
calor ?
•Qual o valor de ΔEint ?

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