Leis da Termodinâmica

o Termodinâmica é o Ramo da Física encarregado de determinar e medir fenômenos de transferência de energia, englobando Calor e Trabalho Mecânico.

A energia

Uma das manifestações mais fundamentais da natureza é a energia que acompanha todas as mudanças e transformações. Assim, fenômenos tão diversos como a queda de uma pedra, o movimento de uma bola de bilhar, a combustão do carvão ou o crescimento e reações dos complexos mecanismos dos seres vivos, todas compreendem alguma absorção, emissão e redistribuição do Energia.

A forma mais comum em que a energia aparece e para a qual os outros tendem, é o Quente. Próximo a ele ocorre Energia mecânica no movimento de qualquer mecanismo.

Energia elétrica quando uma corrente aquece um condutor ou é capaz de realizar trabalhos mecânicos ou químicos. Energia radiante inerente à luz visível e radiação em geral; e finalmente a Energia Química armazenada em todas as substâncias, que é revelada quando elas realizam uma transformação.

Por mais diferentes e diversos que possam parecer à primeira vista, no entanto, estão intimamente ligados entre si e, em certas condições, ocorre uma conversão de um para o outro.

É uma questão de termodinâmica estudar tais inter-relações que ocorrem nos sistemas, e suas leis, que são aplicáveis ​​a todos os fenômenos naturais, são rigorosamente cumpridas, uma vez que Baseiam-se no comportamento de sistemas macroscópicos, ou seja, com um grande número de moléculas em vez de microscópicas que compreendem um número reduzido de elas.

Para os sistemas onde o Leis da Termodinâmica, eles são chamados Sistemas Termodinâmicos.

Termodinâmica não considera o tempo de transformação. Seu interesse concentra-se nos estados inicial e final de um Sistema sem mostrar nenhuma curiosidade sobre a velocidade com que tal mudança ocorre.

A energia de um determinado sistema é cinética, potencial ou ambos ao mesmo tempo. o Energia cinética isto é devido ao seu movimentobem estar molecular ou do corpo como um todo.

Por outro lado, Potencial é esse tipo de energia que um sistema possui em virtude de sua posição, isto é, por sua estrutura ou configuração em relação a outros órgãos.

O conteúdo total de energia de qualquer sistema é a soma dos anteriores, e embora seu valor absoluto possa ser calculado levando-se em consideração a famosa relação de Einstein E = mC², onde E é a energia, m a massa e C a velocidade da luz, este fato é de pouca utilidade em considerações termodinâmicas comuns.

A razão é que as energias envolvidas são tão grandes que qualquer mudança nelas como resultado de processos físicos ou químicos é desprezível.

Assim, as mudanças de massa decorrentes dessas transferências são imponderáveis, razão pela qual o A termodinâmica prefere lidar com essas diferenças de energia que são mensuráveis e são expressos em vários sistemas de unidades.

Por exemplo, a unidade do Sistema cgs de Energia Mecânica, Elétrica ou Térmica é o Erg. O do Sistema Internacional de Unidades é o Joule ou julho; o do Sistema Inglês é a Caloria.

o A termodinâmica é governada por quatro leis, com base na Lei Zero.

Lei zero da termodinâmica

É o mais simples e fundamental dos quatro, e é basicamente uma premissa que diz:

"Se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo B, e o corpo C está em equilíbrio por sua vez com B, então A e C estão em equilíbrio."

Primeira Lei da Termodinâmica

A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece a Conservação de Energia com a premissa de que diz:

"A energia não é criada nem destruída, apenas se transforma."

Esta lei é formulada dizendo que para uma dada quantidade de uma forma de Energia que desaparece, outra forma dela aparecerá em uma quantidade igual à quantidade que desapareceu.

É considerado o destino de uma certa quantidade de calor (Q) adicionado ao sistema. Este montante dará origem a um aumento na energia interna (ΔE) e também afetará certos trabalho externo (W) como consequência da referida absorção de calor.

É mantido pela Primeira Lei:

ΔE + W = Q

Embora a Primeira Lei da Termodinâmica estabeleça a relação entre calor absorvido e trabalho realizada por um sistema, não indica qualquer restrição na Fonte deste calor ou na direção de sua fluxo.

Segundo a Primeira Lei, nada impede que, sem ajuda externa, extraímos calor do gelo para aquecer a água, sendo a temperatura do primeiro mais baixa do que a do segundo.

Mas sabe-se que O fluxo de calor tem a única direção da temperatura mais alta para a mais baixa.

Segunda Lei da Termodinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica aborda as inconsistências da Primeira Lei e carrega a seguinte premissa:

“O Calor não se transforma em Trabalho sem produzir mudanças permanentes nos sistemas incluídos ou em suas proximidades”.

Entropia é a quantidade física que define a Segunda Lei da Termodinâmica e depende dos estados Inicial e Final:

ΔS = S₂ - S₁

A Entropia de todo o processo também é dada por:

ΔS = q_r/ T

Sendo q_r o calor de um processo isotérmico reversível e T a temperatura constante.

Terceira Lei da Termodinâmica

Esta Lei trata da Entropia de substâncias Cristalinas puras a Temperatura Zero Absoluta, e sua premissa é:

"A entropia de todos os sólidos cristalinos puros deve ser considerada zero na temperatura zero absoluta."

Isso é válido porque as evidências experimentais e os argumentos teóricos mostram que a entropia de soluções ou líquidos super-resfriados não é zero em 0K.

Exemplos de aplicações da termodinâmica

Geladeiras domésticas

Fábricas de gelo

Motores de combustão interna

Recipientes térmicos para bebidas quentes

Panelas de pressão

Chaleiras

Ferrovias movidas a carvão

Fornos de fundição de metal

O corpo humano em busca da homeostase

As roupas usadas no inverno mantêm o corpo aquecido