TD 003 - Energia interna

A energia do sistema, que é toda a energia contida no sistema, não importando a natureza e nem onde esteja localizada, é conhecida como energia interna do sistema. Obviamente, é impossível medir o conteúdo energético absoluto dos sistemas, pois a energia impregna todos os entes materiais presentes nos sistemas nas formas de energia cinética e potencial. Ela está, portanto, nos movimentos translacionais, vibracionais e rotacionais das moléculas como energia cinética e nos vários níveis de energia do núcleo e da capa eletrônica dos átomos, presentes nas moléculas e cristais, como energia potencial. Se o sistema estiver em movimento, a energia cinética do sistema como um todo também deve ser incluída com base num referencial inercial que pode estar vinculado ao sistema ou não. A aceleração resulta num aumento e a desaceleração numa redução da energia cinética. Se o sistema estiver num campo de força, qualquer movimento no campo implica numa perda ou ganho de energia potencial.

Exemplo 3.1. – Um automóvel pode ser um sistema. Uma das fronteiras possíveis é a superfície externa do automóvel. No entanto, a localização exata necessita ser negociada e algumas fronteiras imaginárias acrescentadas.. Neste exemplo, a escolha não importa muito. O importante é que o automóvel, incluindo o motorista e tudo o que estiver no seu interior, façam parte do sistema. Se o motorista acelerar o automóvel, o sistema ganha energia cinética em relação a um referencial fixo no solo. Se o motorista pisar no freio, o sistema perde energia cinética. Se o motorista percorrer uma estrada subindo uma montanha, o sistema ganha energia potencial gravitacional. Ao descer, ele perde energia potencial.

Resumindo, não há como medir o valor absoluto da energia interna dos sistemas, pois existe sempre o risco que algo seja esquecido ou ignorado. Especialmente a energia contida dentro do núcleo e da capa eletrônica dos átomos. Por isso, o que se mede são as variações da energia interna através de balanços envolvendo o sistema e sua vizinhança. Estes balanços se fundamentam no primeiro princípio da termodinâmica que será visto mais adiante. Neles, a energia é contabilizada como saldo. Saldos positivos implicam em ganho de energia pelo sistema e saldos negativos, em perda. Os sistemas considerados, salvo menção em contrário, são fixos no espaço e no tempo em relação a um referencial inercial. Também, salvo menção em contrário, quando um campo de força for mencionado sem adjetivação ele será o campo gravitacional.

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