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10 1 Lei da Termodinâmica

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UNIDADE 10: 1ª Lei da Termodinâmica 
É 
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A primeira lei da termodinâmica estuda a relação entre as grandezas trabalho, variação da energia 
interna e quantidade de calor. Essa relação nada mais é que um princípio de conservação de energia 
aplicado a termodinâmica. Além disso, estuda os processos de transformações isotérmico, isobárico, 
isovolumétrico e adiabáticos aplicados a primeira lei da termodinâmica. 
 
Primeira Lei da Termodinâmica 
 
Δ𝑈 é a variação da energia interna do sistema 
𝑄 é a quantidade de calor 
𝜏𝑔á𝑠 é o trabalho do gás 
 
 
 
 
Lembrando que a variação energia interna é 
 
 
 
TRANSFORMAÇÕES GASOSAS APLICADAS A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
 
 Transformação Isotérmica 
 
 Em uma transformação isotérmica não ocorre 
variação de temperatura. Dessa forma, não ocorre 
variação da energia interna e pela primeira lei da 
termodinâmica temos que 
 
 
 
 
 Isso significa que o calor e o trabalho trocados 
com o meio externo são iguais. Se o sistema 
receber o calor ele será convertido integralmente 
em trabalho. Se o sistema receber trabalho ele cede 
energia para o meio externo na forma de calor. 
 
 Transformação Isométrica 
 
 Na transformação isométrica não ocorre 
variação de volume. Dessa forma, não há 
realização de trabalho e pela primeira lei da 
termodinâmica temos que 
 
 
 
 Isso significa que a variação da energia 
interna é igual ao calor trocado com o meio externo. 
Se o sistema receber calor a sua energia interna 
aumenta. Se o sistema ceder calor sua energia 
interna diminui. 
ΔU =
3
2
nRΔT 
Q = ΔU + τgás https://alunosonline.uol.com.br/fisica/primeira-lei-
termodinamica.html 
 
Q = τgás 
Δ𝑈 = 𝑄 
 
 
 
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 Transformação Isobárica 
 
Em uma transformação isobárica não 
ocorre variação de pressão. Dessa forma, através 
da equação de Clapeyron temos que o volume 
varia diretamente com a temperatura. Então se o 
sistema aumenta a temperatura sua energia 
interna aumenta e seu trabalho é realizado e 
positivo. 
 
 
 
 
Caso a temperatura do sistema diminua a 
sua energia interna diminui e nesse caso o 
sistema recebe o trabalho. 
 
 
 
 Transformação Adiabática 
 
Em uma transformação adiabática não ocorre 
troca de calor do sistema com o meio externo. 
Dessa forma, pela primeira lei da termodinâmica 
temos que 
 
 
 
Quando o sistema recebe trabalho sua 
temperatura aumenta pois recebe calor da 
vizinhança 
 
 
 
 
Quando o sistema realiza o trabalho sua 
temperatura diminui, pois cede calor para a 
vizinhança. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
01. (Udesc) Um gás ideal monoatômico, com n 
mols e inicialmente na temperatura 
absoluta T, sofre uma expansão adiabática 
até que sua temperatura fique a um terço de 
sua temperatura inicial. 
Logo, o gás: 
 
a) absorveu uma quantidade de calor igual a 
nRT. 
b) se expandiu isobaricamente. 
c) realizou trabalho liberando uma 
quantidade de calor igual a nRT. 
d) se expandiu aumentando sua energia 
interna de nRT. 
e) realizou trabalho e sua energia interna 
diminuiu de nRT. 
 
02. (Ufrgs) Observe a figura abaixo. 
 
 
 
A figura mostra dois processos, I e II, em 
um diagrama 
pressão (P) volume (V)
 ao 
longo dos quais um gás ideal pode ser 
levado do estado inicial 
i
 para o estado 
final 
f.
 
 
Assinale a alternativa que preenche 
corretamente as lacunas do enunciado 
abaixo, na ordem em que aparecem. 
 
De acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, 
a variação da energia interna é __________ 
nos dois processos. O trabalho 
IW
 
realizado no processo I é __________ que 
o trabalho 
IIW
 realizado no processo II. 
 
a) igual − maior 
b) igual − menor 
c) igual − igual 
d) diferente − maior 
e) diferente − menor 
 
 
ATIVIDADES PROPOSTAS 
Δ𝑈 > 0 e 𝜏𝑔á𝑠 >
0 
Δ𝑈 < 0 e 𝜏𝑔á𝑠 < 0 
 
Δ𝑈 = −𝜏𝑔á𝑠 
Δ𝑈 > 0 e 𝜏𝑔á𝑠 <
0 
 
Δ𝑈 < 0 e 𝜏𝑔á𝑠 >
0 
 
 
 
 
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03. (Uefs) A primeira lei da termodinâmica para 
sistemas fechados foi originalmente 
comprovada pela observação empírica, no 
entanto é hoje considerada como a 
definição de calor através da lei da 
conservação da energia e da definição de 
trabalho em termos de mudanças nos 
parâmetros externos de um sistema. 
 
Com base nos conhecimentos sobre a 
Termodinâmica, é correto afirmar: 
 
a) A energia interna de uma amostra de um 
gás ideal é função da pressão e da 
temperatura absoluta. 
b) Ao receber uma quantidade de calor 
Q
 
igual a 
48,0 J,
 um gás realiza um trabalho 
igual a 
16,0 J,
 tendo uma variação da 
energia interna do sistema igual 
64,0 J.
 
c) Quando se fornece a um sistema certa 
quantidade de energia 
Q,
 esta energia 
pode ser usada apenas para o sistema 
realizar trabalho. 
d) Nos processos cíclicos, a energia interna 
não varia, pois volume, pressão e 
temperatura são iguais no estado inicial e 
final. 
e) A energia interna, o trabalho realizado e a 
quantidade de calor recebida ou cedida 
independem do processo que leva o 
sistema do estado inicial 
A
 até um estado 
final 
B.
 
 
04. (ifsul) No estudo da termodinâmica dos 
gases perfeitos, são parâmetros básicos as 
grandezas físicas quantidade de calor 
(Q),
 
trabalho 
(W)
 e energia interna 
(U),
 
associadas às transformações que um gás 
perfeito pode sofrer. 
Analise as seguintes afirmativas referentes 
às transformações termodinâmicas em um 
gás perfeito: 
 
I. Quando determinada massa de gás perfeito 
sofre uma transformação adiabática, o 
trabalho 
(W)
 que o sistema troca com o 
meio externo é nulo. 
II. Quando determinada massa de gás perfeito 
sofre uma transformação isotérmica, a 
variação da energia interna é nula 
( U 0). 
 
III. Quando determinada massa de gás perfeito 
sofre uma transformação isométrica, a 
variação da energia interna 
( U)
 sofrida 
pelo sistema é igual a quantidade de calor 
(Q)
 trocado com o meio externo. 
 
 Está (ão) correta (s) apenas a(s) afirmativa (s) 
 
a) I. 
b) III. 
c) I e II. 
d) II e III. 
 
05. (Uece) O processo de expansão ou 
compressão de um gás em um curto 
intervalo de tempo pode representar um 
processo termodinâmico que se aproxima 
de um processo adiabático. Como 
exemplo, pode-se mencionar a expansão 
de gases de combustão em um cilindro de 
motor de automóvel em alta rotação. 
 
É correto afirmar que, em um processo 
adiabático no sistema, 
 
a) a temperatura é constante e o trabalho 
realizado pelo sistema é nulo. 
b) não há transferência de calor. 
c) a pressão e o volume são constantes. 
d) a energia interna é variável e a pressão é 
constante. 
 
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 
Se necessário, use 
aceleração da gravidade: 
2g 10 m / s
 
densidade da água: 
d 1,0 kg / L
 
calor específico da água: 
c 1cal / g C 