Primo Principio della Termodinamica - 1

Sull’energia interna ed il lavoro compiuto dal sistema

Un gas all’interno di un recipiente dotato di pistone mobile assorbe una quantità di calore pari a $Q = 8,0 \cdot 10^3 \ J$ e si espande compiendo un lavoro sul pistone pari a $\mathcal{L} = 1,0 \cdot 10^3 \ J$

Calcola la variazione di energia interna $\Delta U$

Soluzione

Innanzitutto, ricordiamo la definizione del Primo Principio della Termodinamica:

$\Delta U = Q - \mathcal{L}$

Il calore scambiato $Q$ è positivo se il sistema (il gas in questo esercizio) assorbe calore, ad esempio quando viene riscaldato da una fonte di calore. Altrimenti $Q$ è negativo se il sistema cede calore, ad esempio quando viene raffreddato. Il lavoro $\mathcal{L}$ è positivo quando il sistema compie lavoro, ad esempio quando si espande, come in questo caso, aumentando il volume e spostando il pistone. Invece, $\mathcal{L}$ è negativo quando il sistema subisce lavoro, ad esempio se con una mano schiaccio il pistone e riduco il volume del sistema comprimendolo.

Nel nostro caso quindi, dal momento che il calore è assorbito ( $Q > 0$ ) ed il gas si espande compiendo lavoro ( $\mathcal{L} > 0$ ), possiamo scrivere:

$\Delta U = Q - L = 8,0 \cdot 10^3 - 1,0 \cdot 10^3 = 7,0 \cdot 10^3 \ J$