Termodinâmica — 1ª Lei

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Sistemas e Vizinhanças

Conceito	Definição
Sistema	Parte do universo em estudo
Vizinhança	Tudo fora do sistema
Universo	Sistema + Vizinhança

Tipos de Sistema

Tipo	Troca massa?	Troca energia?	Exemplo
Aberto	✅	✅	Panela sem tampa
Fechado	❌	✅	Panela com tampa
Isolado	❌	❌	Garrafa térmica ideal

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Trabalho, Calor e Energia

Energia Interna (U)

Soma de toda energia cinética e potencial das partículas do sistema. É função de estado — depende apenas do estado inicial e final.

Importante

A "Chave Mestra" do : Para gases ideais, a relação é válida para QUALQUER processo (isobárico, adiabático, etc.), não apenas para o isocórico.

Por que? Porque a energia interna de um gás ideal depende exclusivamente da temperatura. Se você sabe o , você sabe o , não importa o caminho que o gás fez.

Calor (q)

• Transferência de energia por diferença de temperatura
• : sistema absorve calor (endotérmico)
• : sistema libera calor (exotérmico)

Trabalho (w)

• Trabalho de expansão (PV):
• : trabalho feito sobre o sistema (compressão)
• : trabalho feito pelo sistema (expansão)

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Convenção de Sinais (IUPAC)

Antes de aplicar a fórmula, é preciso definir o fluxo de energia. Imagine o sistema como um "banco":

Grandeza	Recebe (+)	Perde (-)
Calor ()	Sistema aquece (Endo)	Sistema resfria (Exo)
Trabalho ()	Vizinho empurra o sistema (Compressão)	Sistema empurra o vizinho (Expansão)

Cuidado: Química vs. Física

No exame intelectual do ITA, a prova de Química usa a convenção IUPAC (). Já a prova de Física costuma usar a convenção clássica (), onde o trabalho é definido como o que o sistema "entrega" para fora.

Não esquecer: Sempre verificar se o trabalho de expansão na questão é dado como positivo ou negativo.

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1ª Lei da Termodinâmica

A conservação de energia expressa pelo balanço entre calor e trabalho:

Processos Especiais

Processo	Condição	Simplificação
Isotérmico		(gás ideal) →
Isobárico		;
Isocórico		;
Adiabático

Entalpia (H)

Definida para simplificar processos isobáricos (mais comuns em laboratório):

A pressão constante ():

Para reações com gases, relacionando e :

onde = mols de gás dos produtos − mols de gás dos reagentes.

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Capacidade Calorífica

• Cp (pressão constante):
• Cv (volume constante):
• Para gás ideal monoatômico: ,
• Relação de Mayer: (gás ideal)

TIP

Quando a questão não especifica o processo e envolve gás ideal com variação de temperatura, identifique se é Cp (pressão cte, recipiente aberto) ou Cv (volume cte, recipiente rígido) antes de calcular q.

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Casos

Trabalho Reversível (Isotérmico)

Para processos lentos em equilíbrio:

Processo Adiabático (Leis de Poisson)

Ocorre sem troca de calor (), comum em expansões rápidas:

• (Razão Adiabática)
• Trabalho Adiabático:

Graus de Liberdade

Tipo de Gás
Monoatômico
Diatômico (Ar)