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Termodinâmica

Explicamos o que é termodinâmica e em que consiste um sistema termodinâmico. Além disso, quais são as leis da termodinâmica.

A energia pode ser trocada de um sistema para outro por meio de calor ou trabalho.
  1. O que é termodinâmica?

É chamado termodinâmica (do grego termor ́s, calor e dínamos, power, force ) para o ramo da física que estuda as ações mecânicas exclusivo do calor e outras formas similares de energia . Seu estudo aborda objetos como sistemas macroscópicos reais, usando o método científico e o raciocínio dedutivo, prestando atenção a variáveis ​​extensas, como entropia, energia interna ou volume. ; bem como a variáveis ​​não extensivas, como temperatura, pressão ou potencial químico, entre outros tipos de magnitudes.

Entretanto, a termodinâmica não oferece uma interpretação das magnitudes estudadas, e seus objetos de estudo são sempre sistemas em estado de equilíbrio, ou seja, aqueles cujas características são determináveis ​​por elementos internos e não tanto para forças externas agindo sobre eles. Por esse motivo, ele considera que a energia só pode ser trocada de um sistema para outro por meio de calor ou trabalho.

O estudo formal da termodinâmica começou graças a Otto von Guericke em 1650, físico e jurista alemão que projetou e construiu a primeira bomba de vácuo, refutando com suas aplicações a Aristóteles e cujo máximo a natureza abomina o vazio. Após esta invenção, os cientistas Robert Boyle e Robert Hooke aperfeiçoaram seus sistemas e observaram a correlação entre pressão, temperatura e volume. Assim, os princípios da termodinâmica nasceram.

Veja também: Balanço térmico.

  1. Sistema termodinâmico

Os sistemas abertos trocam energia e matéria com o ambiente.

O sistema termodinâmico é entendido como uma parte do universo que, para fins de estudo, é conceitualmente isolado do resto e tenta entender autonomamente, observando as maneiras pelas quais a energia muda ou é preservada e, ao mesmo tempo, se houver, suas trocas de matéria e / ou energia com o meio ambiente ou com outros sistemas similares. É, portanto, um método de estudo da termodinâmica.

Os principais critérios de classificação desses sistemas baseiam-se no grau de isolamento do ambiente, distinguindo assim:

  • Sistemas abertos. Aqueles que trocam livremente energia e matéria com o ambiente, como a maioria dos sistemas conhecidos na vida cotidiana: um copo com água fria esquenta lentamente devido à ação do calor do ar circundante.
  • Sistemas fechados. Aqueles que trocam energia com o meio ambiente, mas não importam. É o que acontece com um recipiente fechado, como uma lata, cujo conteúdo é invariável, mas perde calor com o tempo, dissipando-o no ar circundante.
  • Sistemas isolados. Aqueles que, até certo ponto, não trocam energia ou importam com o meio ambiente. Naturalmente, não existem sistemas perfeitamente isolados, mas até certo ponto: uma garrafa térmica contendo água quente preservará sua temperatura por um tempo, o suficiente para mantê-la isolada por um tempo.
  1. Leis da termodinâmica

A "lei zero" é logicamente expressa da seguinte maneira: se A = C e B = C, então A = B.

A termodinâmica é governada pelas disposições de seus quatro princípios ou leis fundamentais, formulados por vários cientistas ao longo da história desta disciplina. Estes princípios ou leis são:

  • Primeiro princípio, ou Lei de Conservação de Energia. Ele afirma que a quantidade total de energia em qualquer sistema físico isolado de seu ambiente sempre será a mesma, mesmo que possa ser transformada de uma forma de energia para muitas diferentes. Em poucas palavras: "A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada".
  • Segundo princípio, ou Lei da Entropia. Essa lei determina que "a quantidade de entropia no universo tende a aumentar ao longo do tempo", o que significa que o grau de desordem dos sistemas (entropia) aumenta quando eles atingem um ponto de equilíbrio. Assim, com tempo suficiente, todos os sistemas tenderão a se desequilibrar. Essa lei explica a irreversibilidade dos fenômenos físicos: uma vez que um papel é queimado, ele não pode fazer com que ele retorne à sua forma inicial.
  • Terceiro princípio, ou Lei do zero absoluto. Dita que a entropia de um sistema que é levada ao zero absoluto sempre será uma constante definida, o que, em outras palavras, significa que quando atingir o zero absoluto (-273, 15 ℃ ou 0 K), os processos dos sistemas físicos são interrompidos e a entropia terá um valor mínimo constante.
  • Princípio zero ou lei do equilíbrio térmico. É chamado de zero zero, porque, embora tenha sido o último a ser executado, os preceitos básicos e fundamentais que estabelece têm prioridade sobre as outras três leis. Ele determina que, se dois sistemas estiverem em equilíbrio térmico independentemente de um terceiro sistema, eles também deverão estar em equilíbrio térmico entre eles.

Mais em: Leis da Termodinâmica.

  1. Termodinâmica química

A termodinâmica química é um campo de estudo separado, focado na correlação entre calor e trabalho e reações químicas, todas enquadradas pelo que é estabelecido pelos princípios da termodinâmica. Mica Ou seja, é a aplicação das leis da termodinâmica, especialmente as duas primeiras, ao mundo das reações entre substâncias e compostos, a fim de obter as chamadas equações fundamentais de Gibbs, que governa a maneira pela qual a energia química contida nos diferentes compostos muda e é transmitida, como o grau de entropia do universo aumenta toda vez que uma reação Ocorre espontaneamente.


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