Leis da termodinâmica

Você já ouviu falar em termodinâmica? Trata-se de um ramo da física que estuda relações entre o calor trocado e o trabalho realizado em…


Você já ouviu falar em termodinâmica? Trata-se de um ramo da física que estuda relações entre o calor trocado e o trabalho realizado em um determinado processo físico, envolvendo a presença de um corpo e/ou um sistema e o meio exterior. Nesse caso, usa-se a letra Q para representar o calor trocado e a letra τ para representar o trabalho realizado.

O nome vem do grego em que therme significa calor e dynamis significa movimento. Explicando de forma mais simplificada, a termodinâmica é a área da física que busca explicar os mecanismos de transferência de energia térmica para que estes realizem algum tipo de trabalho.

Por meio das variações de pressão, volume e temperatura é que busca-se, na física, entender o comportamento e transformações que acontecem na natureza.

O que é calor?

O conceito de calor determina que ele é a energia térmica em trânsito. Essa acontece devido às diferenças de temperatura que existem entre os corpos e sistemas envolvidos.

O que é energia?

Energia, segundo o conceito usado na física, nada mais é do que a capacidade que um determinado corpo tem de realizar trabalho.

O que estuda a termodinâmica?

A termodinâmica é a área da física que estuda duas leis como pontos principais, a primeira e segunda leis da termodinâmica, que serão explicadas a seguir.

Leis da termodinâmica

Foto: Reprodução

Primeira Lei da Termodinâmica

Nessa primeira lei, temos um conceito de que a variação da energia interna de um sistema pode ser expressa por meio da diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado por ele durante determinada transformação. Nessa lei, são estudadas algumas transformações:

  • Transformação isobárica, em que a pressão é constante e variam somente o volume e a temperatura.
  • Transformação isotérmica, em que a temperatura é constante e variam somente a pressão e o volume.
  • Transformação isovolumétrica, também conhecida como isocórica, em que o volume é constante e variam somente a pressão e a temperatura.
  • Transformação adiabática, por fim, nada mais é do que uma transformação gasosa em que, no entanto, o gás não troca calor com o meio externo. Isso pode acontecer por ele estar termicamente isolado, ou ainda porque o processo acontece de forma muito rápida, fazendo com que o calor trocado seja desprezível.

Segunda Lei da termodinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica foi enunciada por Sadi Carnot, físico francês, e faz restrições para as transformações que são realizadas pelas máquinas térmicas, como por exemplo, um motor de uma geladeira.

Segundo Carnot, o enunciado é:

“Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho, e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.”

Terceira Lei da termodinâmica

A temperatura relaciona calor e entropia e a interação entre essas três quantidades é descrita por essa lei. De acordo com ela, é impossível reduzir qualquer sistema à temperatura do zero absoluto em um número finito de operações.

Conceitos

Sistema termodinâmico

O sistema é um espaço ou região definido por meio de limites reais ou imaginários. São usados para delimitar o estudo da energia e suas transformações, podendo ser grande ou pequeno, fechado ou aberto. O sistema fechado é o que a energia transpõe os limites, mas no aberto tanto energia quanto matéria transpõe os limites.

Estado de um sistema

O estado de um sistema é descrito por meio de um conjunto de propriedades desse sistema, como a temperatura, pressão, volume, entre outros. É uma condição momentânea do sistema.

Processo

Trata-se do caminho usado pelo sistema para percorrer diversos estados termodinâmicos.


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