Significado da termodinâmica

O que é termodinâmica:

Termodinâmica é o ramo da física que estuda a relação entre calor, força aplicada (também conhecida como trabalho) e transferência de energia.

A palavra termodinâmica vem das raízes gregas θερμο- (termo-), que significa "calor", e δυναμικός (dynamikós), que por sua vez deriva de δύναμις (dýnamis), O que significa 'força' ou 'poder'?.

Os processos termodinâmicos são determinados por três leis básicas.

  • A primeira lei nos permite entender como a energia é conservada.
  • A segunda lei é usada para conhecer as condições necessárias para a transferência de energia..
  • A terceira lei serve para conhecer o comportamento dos sistemas em equilíbrio.

Compreender os processos termodinâmicos é importante em áreas como engenharia industrial, onde é necessário usar grandes quantidades de energia para a operação de várias máquinas.

As leis da termodinâmica também nos permitem entender a operação de sistemas em áreas como bioquímica, cosmologia e genética..

Leis da termodinâmica

Existem três leis na termodinâmica que explicam como ele funciona e o calor e a energia são transmitidos. A seguir, explicamos em detalhes.

Primeira lei da termodinâmica

A primeira lei é sobre a conservação de energia: a energia não é criada nem destruída, é apenas transformada. Por exemplo:

  1. A energia solar é transformada em energia elétrica para uma estação de serviço.
  2. Essa energia elétrica pode ser usada para carregar a bateria do carro elétrico.
  3. O carro elétrico é capaz de converter a energia acumulada em deslocamento.

A energia, portanto, está sempre em movimento.

A fórmula simplificada seria a seguinte:

Segunda lei da termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica permite que duas coisas sejam determinadas:

  • A direção na qual a transferência de energia ocorre.
  • As condições necessárias para o processo reverter.

A partir daqui, aprendemos que existem processos reversíveis e irreversíveis.

Por exemplo, o sal de mesa é misturado espontaneamente com água por um processo chamado diluição. Este processo libera calor..

Para reverter esse processo e reformar os cristais de sal, é necessário aplicar calor, o que permite que a água evapore e a separe do sal. O sistema absorve calor.

A fórmula simplificada seria a seguinte:

Terceira lei da termodinâmica

A terceira lei da termodinâmica combina as duas leis anteriores e as aplica a sistemas em equilíbrio absoluto. Nesse estado, há uma troca de energia mínima e um grau máximo de desordem (ou entropia).

A terceira lei é aplicada a sistemas fechados. Esses tipos de sistemas são observados apenas na física e na química teórica.

A fórmula simplificada seria esta:

Tipos de sistemas termodinâmicos

Para entender as leis da termodinâmica, é importante primeiro conhecer os tipos de sistemas que existem e seu comportamento.

Tudo ao nosso redor é constituído por sistemas e a maioria dos sistemas que conhecemos trocam energia. Os sistemas são classificados em três tipos: aberto, fechado e isolado.

  • Sistemas abertos: eles trocam energia e matéria com o exterior (por exemplo, uma fogueira).
  • Sistemas fechados: troque apenas energia com o exterior (por exemplo, um telefone celular).
  • Sistemas isolados: eles não trocam nem matéria nem energia (são apenas teóricos).

Enquanto a primeira e a segunda lei da termodinâmica se aplicam a sistemas abertos e fechados, a terceira lei se aplica a sistemas isolados.

Status do sistema

Existem dois estados fundamentais nos quais sistemas (independentemente do tipo) podem ser encontrados.

  • Sistemas ativos: se houver troca de energia, o sistema é considerado ativo.
  • Sistemas em repouso ou em equilíbrio: se não houver troca de energia, o sistema é considerado em repouso ou em equilíbrio.

Transferência de calor e calor na termodinâmica

De acordo com a física, o calor é o fluxo de energia que existe quando dois sistemas diferentes de temperatura entram em contato. O equilíbrio térmico é alcançado quando todos os sistemas envolvidos atingem a mesma temperatura.

Nos sistemas termodinâmicos, se dois deles estão em equilíbrio com um terceiro sistema, eles também estão em equilíbrio um com o outro. Portanto, ao atingir o equilíbrio, a temperatura é uma constante.