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1ª LEI DA 
TERMODINÂMICA
Termodinâmica
É a ciência que trata:
 Do calor e do trabalho;
 Das características dos sistemas e;
 Das propriedades dos fluidos termodinâmicos
Sadi Carnot
1796 - 1832
James 
Joule
1818 - 1889
Rudolf 
Clausius
1822 - 1888
Wiliam Thomson
Lord Kelvin
1824 - 1907
Emile Claupeyron
1799 - 1864
Alguns ilustres pesquisadores 
que construiram a termodinâmica
Contribuição de James Joule
James P. Joule
(1818-1889)
1839 Experimentos: 
trabalho mecânico, eletricidade e calor.
1840 Efeito Joule : Pot = RI2
1843 Equivalente mecânico do calor 
( 1 cal = 4,18 J)
1852 Efeito Joule-Thomson : decrescimo
da temperatura de um gás em função da 
expansão sem realização de trabalho 
externo.
As contribuições de Joule e outros levaram 
ao surgimento de uma nova disciplina: 
a Termodinâmica
Lei da 
Conservação 
de 
Energia
1a Lei
da Termodinâmica
Para entender melhor a 1ª Lei da
Termodinâmica é preciso compreender as
características dos sistemas termodinâmicos
e os “caminhos” percorridos pelo calor
Certa massa delimitada por 
uma fronteira.
Vizinhança do sistema.
O que fica fora da 
fronteira
Sistema isolado
Sistema que não troca energia 
nem massa com a sua vizinhança.
Sistema fechado
Sistema que não troca massa com a 
vizinhança, mas permite passagem 
de calor e trabalho por sua fronteira.
Sistema Termodinâmico
Transformação
P1
V1
T1
U1
P2
V2
T2
U2
Estado 1 Estado 2Transformação
Variáveis de 
estado
Variáveis de 
estado
“Caminho” descrito pelo sistema na 
transformação .
Processos
P1
V1
T1
U1
P2
V2
T2
U2
Processos Durante a transformação
Isotérmico temperatura invariável
Isobárico Pressão invariável
Isovolumétrico volume constante
Adiabático É nula a troca de calor com a vizinhança.
Agora sim podemos definir o enunciado da 1ª Lei 
da Termodinâmica...
 A energia não se ganha nem se perde, mas 
pode transferir-se de um sistema para outro –
Lei da Conservação da Energia
 A energia Interna, é uma propriedade 
intrínseca dos sistemas, ela está nos sistemas, 
mas o trabalho (W), o calor (Q), e a radiação 
(R), não são propriedades do sistemas, apenas 
podem ser trocados para dentro e fora do 
sistema.
 Em todos os processos que ocorrem na 
Natureza há conservação de energia;
 A energia transfere-se e transforma-se noutra 
forma diferente, mas a energia total de um 
sistema isolado conserva-se;
 As transferências de energia podem traduzir-se 
em variações de energia interna dos sistemas -
∆Ei.;
 A variação da energia interna do sistema é 
consequência do balanço energético entre 
calor, trabalho e radiação.
Para qualquer processo termodinâmico em que:
 Se transfere calor para o sistema; há realização 
de trabalho sobre o sistema, e há radiação 
incidente.
 Assim a energia total para o sistema é igual à 
variação da sua energia interna – 1ª Lei da 
TERMODINÂMICA.
A variação da energia interna aumenta
A variação da energia interna diminui
Assim são feitas as seguintes considerações 
 Em termodinâmica, a energia total de um sistema
é a sua energia interna U.
 Quando o sistema muda de um estado com
energia interna inicial Ui para um estado de
energia Uf, ele sofre uma mudança de energia
ΔU = Uf - Ui
Da Lei da Conservação da Energia
Trabalho e Calor
Assim temos que:
 Agora alguns casos particulares da 1ª Lei da 
Termodinâmica.
Transformação isobárica
O que é pressão??
Transformação adiabática: Quando não há 
transferências por meio de calor, assim Q=0
Transformação isotérmica
Compressão
Expansão
Transformação isocórica
Exercício
Suponha que 1,00 Kg de água a 100ºC é convertido
em vapor a 100ºC numa evaporação na pressão
atmosférica normal (que é 1,00 atm ou 1,01 x105 Pa)
conforme o arranjo da figura.
O volume da água varia de um estado inicial de 1,00
x10-3 m3 quando líquido para 1,671 m3 quando
vapor. Assim pergunta-se:
 Que trabalho é realizado pelo sistema?
 Quanta energia é transferida sob forma de calor 
durante o processo?
 Qual a variação da energia interna do sistema 
durante o processo?