O significado técnico do termo energia não difere muito do que usamos na vida diária. Para nosso propósito nesse relato, basta não confundir energia com força e saber que a energia se conserva. Algumas formas mais comuns da energia são: a energia cinética, ou energia de movimento, que depende da massa e do quadrado da velocidade do objeto que se move; a energia elétrica, que move nossos eletrodomésticos e cujo preço pagamos todo mês; a energia química, presente em uma bateria de carro ou em uma pilha de lanterna; a energia nuclear, que reside no interior dos átomos e se manifesta nos reatores e nas bombas. Todas essas formas podem ser tratadas como equivalentes, com a mesma unidade de medida, e podem se transformar umas nas outras, quando as condições são favoráveis.
A energia tem várias unidades, usadas conforme a conveniência. Por exemplo, a energia calorífica é medida em calorias e a energia de movimento é medida em joules. Mas, como toda forma de energia termina sendo uma manifestação diferente da mesma coisa, é sempre possível passar de uma unidade para outra por uma relação simples. Por exemplo, 1 caloria é igual a 4,18 joules, e podemos falar, por exemplo, de quantos joules tem um dado alimento.
Conta de luz típica. Veja o preço do quilowatt-hora
O resultado mais importante acerca da energia é que ela se conserva. A energia elétrica que entra em sua casa é registrada no medidor em uma unidade chamada quilowatt-hora (kw-h). Essa energia é toda transformada em outros tipos de energia mas, no cômputo geral, a quantidade que entra é usada. Os joules, ou kw-h, que você paga no fim do mês são transformados em luz (energia luminosa), movimento (energia cinética), calor etc, mas as quantidades de energia fornecida e usada são iguais.
O resultado mais importante acerca da energia é que ela se conserva. A energia elétrica que entra em sua casa é registrada no medidor em uma unidade chamada quilowatt-hora (kw-h). Essa energia é toda transformada em outros tipos de energia mas, no cômputo geral, a quantidade que entra é usada. Os joules, ou kw-h, que você paga no fim do mês são transformados em luz (energia luminosa), movimento (energia cinética), calor etc, mas as quantidades de energia fornecida e usada são iguais.
Fonte: www.fisica.ufc.br
A energia interna (U) do sistema é a soma de todas as energias (cinética, potencial, etc.) de todas as partículas que o constituem e, como tal, é uma propriedade do sistema, ou seja, DU só depende dos estados inicial e final da transformação considerada.
No caso em que a energia interna do sistema pode variar por troca de energia com a vizinhança na forma de trabalho (W) e calor (Q) temos:
onde W representa o trabalho do sistema sobre a vizinhança e Q, a
quantidade de energia na forma de calor que flui da vizinhança para
o sistema.
Este resultado, conhecido como primeira lei da Termodinâmica, expressa
o princípio de conservação da energia neste contexto,
reconhecendo o calor como um processo de troca de energia.
Embora DU só dependa dos estados inicial e final, W e Q dependem, também, do processo que leva o sistema do estado inicial ao estado final.
Um certo gás, por exemplo, pode ser levado do estado 1 para o estado 2 pelo processo 1-A-2, com o trabalho realizado pelo sistema sendo dado pela área sob a isóbara 1-A, pelo processo 1-B-2, com o trabalho realizado sendo dado pela área sob a isóbara B-2, e pelo processo isotérmico 1-2, com o trabalho realizado sendo dado pela área sob a curva correspondente.
Por outro lado, se energia na forma de calor é adicionada ao sistema à pressão constante, por exemplo, parte permanece no sistema como energia interna (aumentando a sua temperatura) e parte reaparece como trabalho de expansão e se energia na forma de calor é adicionada ao sistema a volume constante, toda ela fica no sistema como energia interna porque não há realização de trabalho.
A energia interna de um gás ideal é função apenas da temperatura absoluta. Esta propriedade dos gases ideais é observada na experiência de expansão livre. Dois recipientes A e B são conectados com uma válvula fechada. Em A existe um gás (real) a pressão P e em B, vácuo, e ambos estão em um banho térmico (água à temperatura T) em equilíbrio. Ao abrir-se a válvula, o gás de A se expande contra uma pressão externa (de B) zero (expansão livre) sendo, portanto, nulo o trabalho realizado pelo gás na expansão. Por outro lado, medindo-se a temperatura final de equilíbrio, verifica-se que a temperatura sofre uma pequena variação. Mas, tomando quantidades cada vez menores do gás inicialmente no recipiente A, esta variação de temperatura fica cada vez menor. No limite de pressões muito baixas, os gases reais se comportam como gases ideais e podemos considerar que, para gases ideais o processo de expansão livre é isotérmico. Assim, não há fluxo de energia na forma de calor entre o sistema (gás ideal) e a vizinhança. Desta maneira, sendo W = 0 e Q = 0, temos DU = 0. Mas, DV é diferente de zero, de modo que se pode concluir que a energia interna do gás ideal na expansão livre não depende do volume. Agora, como as variáveis P, V e T estão relacionadas pela equação de estado PV = nRT, apenas duas delas são independentes. Considerando, portanto, a energia interna do gás ideal como função da temperatura e do volume, como acabamos de argumentar que esta energia não depende do volume, resta apenas a dependência com a temperatura.
Fonte: www.fisica.ufc.br
