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Introdução
Termodinâmica é um ramo da física que estuda as leis que regem as relações entre trabalho, calor e energia térmica em um determinado processo físico evolvendo presença de corpo e/ou sistema em um meio exterior. Usando as variações de pressão, temperatura e volume, que a termodinâmica busca entender as transformações que ocorrem na natureza.
Uma das aplicações da termodinâmica entrem muitas outras é o balanço de energia, que na física, é uma exposição sistemática dos fluxos e transformações de energia em um sistema. A base teórica para um balanço de energia é a primeira lei da termodinâmica, que aborda o principio da conservação de energia, e estabelece que embora a energia possa assumir diferentes formas, a quantidade total de energia e constante, pois a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada, podendo ser aplicada em qualquer processo em que a energia de um sistema e trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho.
O sistema pode ser fechado quando não há matéria atravessando sua fronteira ou um sistema aberto onde ocorre passagem de matéria através da fronteira.
Para sistemas fechados, sabendo que a energia não pode ser criada ou destruída, a equação geral do balanço transforma-se em: saída = entrada + acúmulo.
No balanço de energia é possível transferir energia nas formas de calor e trabalho através da fronteira. Desta forma, os termos saída e entrada não podem ser eliminados, e o termo acúmulo é dado pelo valor final menos o valor inicial de energia.
Como vimos, a energia é dada pela soma das energias: interna, cinética e potencial. Sendo a energia inicial é dada por:
Ui + Eci + Epi
A energia final é dada por:
Uf + Ecf + Epf
A energia transferida é dada por:
Q + W Onde o subscrito i e f indicam os estados inicial e final do sistema e U, Ec, Ep W e Q representam respectivamente a energia interna, a energia cinética, a energia potencial, o trabalho realizado e o calor transferido para o sistema a partir