The First Law of Thermodynamics · A Primeira Lei da Termodinâmica
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| first law of thermodynamics/fɜːst lɔː ɒv ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪks/ | primeira lei da termodinâmica |
| internal energy/ɪnˈtɜːnl ˈenədʒi/ | energia interna |
A gas can't make energy from nothing
- Heat a gas in a cylinder and it can push a piston, doing useful work.
- But it can only give out as much energy as it takes in — no more.
- Energy is conserved, even for jiggling gas particles.
- Bookkeeping that energy is the first law of thermodynamics 热力学第一定律.
Um gás não pode fazer energia do nada
- Aqueça um gás em um cilindro e ele pode empurrar um êmbolo, fazendo trabalho útil.
- Mas só pode dar tanto quanto entra — nada a mais.
- Energia é conservada, mesmo para partículas de gás trementes.
- Contabilidade dessa energia é a primeira lei da termodinâmica 热力学第一定律.
The first law
- The internal energy 内能 $U$ of a gas is the total kinetic energy of its particles.
- The first law: $\Delta U = Q - W$.
- $Q$ is the heat added to the gas; $W$ is the work done by the gas.
- It is simply conservation of energy applied to a gas.
A primeira lei
- A energia interna 内能 $U$ de um gás é a energia cinética total de suas partículas.
- A primeira lei: $\Delta U = Q - W$.
- $Q$ é o calor adicionado ao gás; $W$ é o trabalho feito pelo gás.
- É simplesmente conservação de energia aplicada a um gás.
Heat, work and internal energy · Calor, trabalho e energia interna
Let the gas expand against a piston and see energy leave as work while heat flows in. · Deixe o gás expandir contra um êmbolo e veja a energia sair como trabalho enquanto o calor entra.
A gas absorbs $500\ \text{J}$ of heat and does $200\ \text{J}$ of work. What is its change in internal energy, in joules? · Um gás absorve $500\ \text{J}$ de calor e realiza $200\ \text{J}$ de trabalho. Qual é a variação de sua energia interna, em joules?
$\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
The first law of thermodynamics is really a statement of: · A primeira lei da termodinâmica é realmente uma declaração de:
$\Delta U = Q - W$ is energy conservation applied to a gas. · $\Delta U = Q - W$ é a conservação de energia aplicada a um gás.
Where the energy goes
- Add heat and do no work: all of it raises the internal energy ($\Delta U = Q$).
- Let the gas expand and push a piston: some energy leaves as work, so $U$ rises less.
- Compress the gas (work done on it): its internal energy rises.
- The gas is just an energy account: heat in, work out, and what's left is $\Delta U$.
Para onde vai a energia
- Adicione calor e faça nenhum trabalho: tudo disso eleva a energia interna ($\Delta U = Q$).
- Deixe o gás expandir e empurrar um êmbolo: alguma energia sai como trabalho, então $U$ sobe menos.
- Comprimir o gás (trabalho feito sobre ele): sua energia interna aumenta.
- O gás é apenas um registro de energia: calor entra, trabalho sai, e o que sobra é $\Delta U$.
A gas absorbs $400\ \text{J}$ of heat but does no work (rigid container). What is $\Delta U$, in joules? · Um gás absorve $400\ \text{J}$ de calor mas não realiza trabalho (recipiente rígido). Qual é $\Delta U$, em joules?
With $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — all the heat raises the internal energy. · Com $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — todo o calor eleva a energia interna.
Internal energy and temperature
- For an ideal gas, internal energy depends only on temperature.
- More internal energy means faster particles, so a higher temperature.
- So $\Delta U > 0$ means the gas got hotter; $\Delta U < 0$ means it cooled.
- Heating without letting it expand is the fastest way to raise its temperature.
Energia interna e temperatura
- Para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura.
- Mais energia interna significa partículas mais rápidas, logo uma temperatura maior.
- Então $\Delta U > 0$ significa que o gás esquenteu; $\Delta U < 0$ significa que esfriou.
- Aquecer sem permitir expansão é a forma mais rápida de aumentar sua temperatura.
For an ideal gas, internal energy depends only on its ____. · Para um gás ideal, a energia interna depende apenas de seu ____.
Internal energy is the particles' kinetic energy, which tracks temperature. · Energia interna é a energia cinética das partículas, que acompanha a temperatura.
A positive $\Delta U$ for an ideal gas means the gas got hotter. · Um $\Delta U$ positivo para um gás ideal significa que o gás ficou mais quente.
More internal energy means faster particles and a higher temperature. · Mais energia interna significa partículas mais rápidas e temperatura mais alta.
Watch the signs. $W$ in $\Delta U = Q - W$ is the work done by the gas (positive when it expands). Heat added is positive $Q$; heat removed is negative. Mixing up "work by" and "work on" the gas is the classic first-law error.
Observe os sinais. $W$ em $\Delta U = Q - W$ é o trabalho feito pelo gás (positivo quando ele expande). Calor adicionado é positivo $Q$; calor removido é negativo. Misturar "trabalho pelo" e "trabalho sobre" o gás é o erro clássico da primeira lei.
In $\Delta U = Q - W$, select all · todos true statements about the signs. · Em $\Delta U = Q - W$, selecione todas as afirmações verdadeiras sobre os sinais.
$Q$ is heat added, $W$ is work by the gas (positive on expansion); compression does work on the gas, raising $U$. · $Q$ é calor adicionado, $W$ é trabalho pelo gás (positivo na expansão); compressão realiza trabalho no gás, aumentando $U$.
A gas absorbs $500\ \text{J}$ of heat and does $200\ \text{J}$ of work pushing a piston out.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
The internal energy rises by $300\ \text{J}$, so the gas ends up hotter.
Um gás absorve $500\ \text{J}$ de calor e realiza $200\ \text{J}$ de trabalho empurrando um êmbolo para fora.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
A energia interna aumenta em $300\ \text{J}$, então o gás termina mais quente.
The first law of thermodynamics is conservation of energy for a gas: $\Delta U = Q - W$, where $Q$ is heat added and $W$ is work done by the gas. For an ideal gas, internal energy depends only on temperature, so $\Delta U > 0$ means it warmed up.
A primeira lei da termodinâmica é a conservação de energia para um gás: $\Delta U = Q - W$, onde $Q$ é calor adicionado e $W$ é trabalho feito pelo gás. Para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura, então $\Delta U > 0$ significa que ele esquentou.