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Ciências da Natureza e suas 
Tecnologias – Física
Ensino Médio, 2ª Série
Primeira lei da termodinâmica
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para fornecer calor ao gás.
Ao ser aquecido, o gás se expande empurrando 
o êmbolo para cima.
Notamos que o calor fornecido ao gás produziu 
trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a 
temperatura do gás.
Isso demonstra que a energia se conservou. A 
energia na forma de calor transformou-se em 
outros tipos de energia.
A primeira lei da Termodinâmica corresponde, 
na verdade, ao princípio da conservação da 
energia. Assim, o calor fornecido ou retirado (Q) 
de um sistema resultará na realização de 
trabalho (W) e na variação da energia interna do 
sistema (∆U).
Q = W + ∆U 
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagem: Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain.
Trabalho realizado 
pelo gás (W > 0)
Quando o gás se expande, temos uma variação de volume 
positiva (∆V>0). Então dizemos que o gás realizou trabalho 
(W>0), pois é a força do gás que desloca o êmbolo.
Trabalho realizado 
sobre o gás (W < 0)
Quando o gás é comprimido, temos uma variação de 
volume negativa (∆V<0). Então dizemos que o trabalho foi 
realizado sobre o gás (W<0), pois uma força externa 
desloca o êmbolo.
F
GÁS
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Energia Interna (U)
A energia interna de um gás está diretamente relacionada 
com sua temperatura. Assim, uma variação na temperatura 
do gás indicará variação de sua energia interna (∆U). Para 
moléculas monoatômicas, tem-se:
K
n – número de mols do gás;
R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K);
T – temperatura do gás.
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o aquecimento
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Primeira lei da termodinâmica
Imagem: Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain.
Numa transformação isovolumétrica, todo calor recebido ou cedido (Q) pelo gás será 
transformado em variação da sua energia interna (∆U) . Como não há variação de 
volume, também não há realização de trabalho (W).
Q = W + ∆U
Q = ∆U
K
Calor recebido
∆U > 0
Calor cedido
∆U < 0
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Numa transformação isotérmica,, todo calor trocado pelo gás (Q), recebido ou 
cedido, resultará em trabalho(W) . Uma vez que não há variação de temperatura, 
também não há variação de energia interna(∆U).
Q = W + ∆U
Q = W
K
Calor 
Recebido
δ > 0Calor cedido δ < 0
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Primeira lei da termodinâmica
Numa transformação adiabática,, não ocorre troca de calor (Q) do gás com seu 
entorno. Assim, todo trabalho (W) realizado pelo gás (W>0) ou sobre o gás (W<0) 
resultará na variação de energia interna(∆U).
Q = W + ∆U
W = -∆U
K
δ > 0δ < 0
Quando o trabalho é positivo (realizado pelo 
gás) observamos uma diminuição da 
temperatura. Quando o trabalho é negativo 
(realizado sobre o gás) observamos um 
aumento na temperatura. (clique para ver 
animação e fique atento a marcação do 
termômetro)
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Primeira lei da termodinâmica
Experimente você mesmo! 
Ao encher uma bola fazendo movimentos rápidos na bomba, 
notamos o aquecimento da mesma. Isto acontece porque o 
ar, uma vez comprimido rapidamente, eleva sua 
temperatura.
Como o processo é rápido, não há tempo para troca de calor 
com o meio externo. Trata-se de uma compressão 
adiabática.
Um outro exemplo, contrário ao anterior, mas que ilustra o 
mesmo tipo de transformação, é o uso do aerossol.
Ao mantê-lo pressionado por algum tempo, notamos o 
resfriamento da lata. A expansão do gás produz uma 
diminuição de sua temperatura. Trata-se de uma expansão 
adiabática.
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Imagens (de cima para baixo): a – Air pump / Priwo / Public Domain; b – Football / flomar / Public Domain; c – Aerosol / PiccoloNamek / GNU Free 
Documentation License.
Em resumo...
Transformação
Isotérmica Q = W
Transformação
Isovolumétrica Q = ∆U
Transformação
Adiabática W = -∆U
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Primeira lei da termodinâmica
Vamos resolver juntos!
01. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o 
sistema se expande - realizando um trabalho de 150 joules – e sua energia interna 
aumenta.
a) Considerando 1 cal = 4J, calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, 
em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna 
desse sistema.
Próximo Problema
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Primeira lei da termodinâmica
http://ppt/slides/slide12.xml
http://ppt/slides/slide12.xml
http://ppt/slides/slide13.xml
http://ppt/slides/slide13.xml
Se o sistema recebeu 200 calorias e 1 cal = 4Joules, 
então a energia recebida em Joules será...
Q=200x4J
Q=800J
Voltar
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Primeira lei da termodinâmica
http://ppt/slides/slide11.xml
O problema informa que o sistema recebeu Q=800 J e realizou um trabalho W = 150 J.
Pelo que afirma o princípio da conservação de energia que corresponde á 1ª lei da 
Termodinâmica, todo calor trocado resultará em trabalho e variação da energia interna.
Logo... 
Q = W + ∆U 
800 = 150 + ∆U
800 - 150 = ∆U
∆U = 650 J
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Primeira lei da termodinâmica
http://ppt/slides/slide11.xml
Tente resolver!
05. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um 
trabalho de 80J durante uma compressão isotérmica?
a) 80J;
b) 40J;
c) Zero;
d) - 40J;
e) - 80J.
04. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q = 100J e 
realiza o trabalho W = 70J. Ao final do processo, podemos 
afirmar que a energia interna do gás:
a) aumentou 170 J;
b) aumentou 100 J;
c) aumentou 30 J;
d) diminuiu 70 J;
e) diminuiu 30 J.
FÍSICA - 2º ano do Ensino Médio
Primeira lei da termodinâmica
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do 
Acesso
 
2a Eolípila: Katie Crisalli para a U.S. Air Force / 
United States public domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aeoli
pile.jpg
16/03/2012
2b Heron de Alexandria: Autor desconhecido / 
United States public domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hero
n.jpeg
16/03/2012
2c Locomotiva a vapor / Don-kun / Public domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DD-O
ybin1088.jpg
16/03/2012
2d Sala de máquinas penteadeiras a vapor 
Heilmann / Armand Kohl / Public domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arma
nd_Kohl48.jpg
16/03/2012
3a SEE-PE, Imagem produzida com base na 
imagem de Autor Desonhecido situada em 
http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08
_08.asp
Imagem produzida com base em 
http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08
_08.asp
16/03/2012
3b Arturo D. Castillo / Creative Commons 
Attribution 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sol07
.svg
16/03/2012
4a Lewis W. Hine , Yale University Art Gallery/ 
Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Maki
ng_Pittsburgh_Stogies_by_Lewis_Hine.jpeg
16/03/2012
4b Roger May / Creative Commons 
Attribution-Share Alike 2.0 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:17th
_Century_Water_Mill_-_geograph.org.uk_-_43
368.jpg
16/03/2012
4c Emoscopes / GNU Free Documentation 
License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newc
omen_atmospheric_engine_animation.gif
16/03/2012
5 Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FireIc
on.svg
16/03/2012
Tabela de Imagens
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do 
Acesso
 
7 Fire Icon / Piotr Jaworski / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FireIc
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16/03/2012
11a Air pump / Priwo / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Luftpu
mpe-01.jpg
16/03/2012
11b Football / flomar / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Footb
all_%28soccer_ball%29.svg
16/03/2012
11c Aerosol / PiccoloNamek / GNU Free 
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aeros
ol.png
16/03/2012
16 SEE-PE, Imagem produzida com base na 
imagem de Autor Desonhecido situada emhttp://professor.bio.br/fisica/provas_vestibular
.asp?origem=Unesp&curpage=26
http://professor.bio.br/fisica/provas_vestibular
.asp?origem=Unesp&curpage=26
16/03/2012
24 SEE-PE, Imagem produzida com base na 
imagem de Autor Desonhecido situada em 
http://professor.bio.br/fisica/comentarios.asp?
q=9144&t=
http://professor.bio.br/fisica/comentarios.asp?
q=9144&t=
16/03/2012
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