Introdução à Termodinâmica e Suas Leis

TERMODINÂMICA Prof Carlos Mometti Definição do problema termodinâmico Primeira lei da termodinâmica Segunda lei da termodinâmica O QUE VAMOS ESTUDAR O PROBLEMA TERMODINÂMICO A termodinâmica é a área da física responsável pelo estudo de todos os fenômenos físicos que envolvem calor e suas transformações Tais transformações consideram conforme já enfatizado o calor como uma forma de energia Assim temos que considerar a diferença essencial entre calor e temperatura 1 Variável termodinâmica pressão p 2 Variável termodinâmica volume V 3 Variável termodinâmica temperatura T 4 Entropia termodinâmica desordem das partículas que constituem o sistema PRESSUPOSTOS PARA AS LEIS DA TERMODINÂMICA Antes de enunciarmos as leis da termodinâmica precisamos caracterizar um sistema termodinâmico Este por sua vez é definido por um corpo ou um conjunto deles limitado por uma fronteira aberta ou fechada Tal fronteira define se este conjunto de corpos está recebendo energia do meio externo ou não Caso a fronteira seja fechada chamamos este sistema de adiabático Fonte o autor CARACTERIZAÇÃO DE UM SISTEMA TERMODINÂMICO Considerando um sistema como o apresentado no slide anterior temos que todas as energias daquele sistema quando somadas caracteriza o que chamamos de energia interna Esta tem por simbologia a letra U Neste sentido se queremos saber a quantidade desta energia que sofreu aumento ou diminuição precisamos calcular a chamada variação de energia interna ou seja 𝑼 Assim temos que 𝑼 𝑼𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑼𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 𝑱 ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA TERMODINÂMICO Conforme mencionado anteriormente as variáveis termodinâmicas são essenciais para compreendermos as leis da termodinâmica Relacionandoas para um sistema isolado a primeira lei nos diz que a quantidade de energia que entra no sistema menos a quantidade de energia que sai dele deve ser igual à variação da energia interna Deste modo temos que 𝑼 𝑸 𝑾 Na equação enunciada temos que a diferença entre a quantidade de calor recebida pelo sistema e a quantidade de trabalho realizada pelo menos nos dá o quanto de energia interna o sistema variou PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA A primeira lei da termodinâmica também é chamada na física de princípio da conservação de energia Tal nomenclatura é utilizada como referência ao fato de que toda a energia que entra no sistema se não for convertida em trabalho deverá servir para variar a energia interna do mesmo Além disso temse o fato de que não há possibilidade de realizar trabalho com toda a energia extraída de um sistema físico Isso significa que é impossível atingirmos um rendimento de 100 IMPORTÂNCIA DA PRIMEIRA LEI Esta lei é talvez a mais importante de toda a física clássica Pois para definirmos o sentido de ocorrência de fenômenos na natureza precisamos respeitar seu enunciado Desse modo temos pela segunda lei que O calor flui do sentido de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura Este é o enunciado geral da segunda lei e define o que chamamos de sentido de ocorrência dos fenômenos SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA A figura abaixo representa de modo esquemático a segunda lei da termodinâmica Não podemos esquecer que todos os fenômenos do universo ocorrem devido a sua existência ou seja porque há uma orientação para o fluxo do calor Fonte o autor ESQUEMATIZAÇÃO DA SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA