A termodinâmica é o ramo da física que descreve os efeitos das mudanças de temperatura, pressão e volume em um sistema físico em um nível macroscópico.
A matéria é composta de diferentes partículas que se movem de forma desordenada. De acordo com a definição de termodinâmica, esta ciência não estuda o comportamento de cada partícula, mas sim o comportamento global de todas essas partículas.
O que a termodinâmica estuda?
Na termodinâmica física, estudam-se e classificam-se as interacções entre vários sistemas que se caracterizam pelas suas propriedades. Essas propriedades podem ser combinadas para determinar as condições de equilíbrio entre sistemas, processos espontâneos e troca de energia com seus arredores.
Os principais elementos que temos para o seu estudo são:
As leis da termodinâmica: definem a maneira pela qual a energia pode ser trocada entre sistemas físicos.
Entropia: é definida como a desordem na qual as partículas internas que compõem a matéria se movem.
Entalpia: é definida como a quantidade de energia que um sistema troca com sua vizinhança.
Quais são as leis da termodinâmica?
Os princípios da termodinâmica regulam as transformações relacionadas ao calor, seu progresso e seus limites. Realmente, eles são axiomas reais baseados na experiência em que toda a teoria se baseia.
Especificamente, três princípios básicos podem ser distinguidos, além de um princípio "zero".
A lei zero da termodinâmica
A lei zero afirma que quando dois sistemas em interação estão em equilíbrio térmico, eles compartilham algumas propriedades, que podem ser medidas dando-lhes um valor numérico preciso. Consequentemente, quando dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro, eles estão em equilíbrio entre si e a propriedade compartilhada é a temperatura.
A primeira lei da termodinâmica
A primeira lei afirma que quando dois corpos em diferentes temperaturas estão em contato, o calor é transferido para um estado de equilíbrio. Neste novo estado, as temperaturas dos dois corpos são iguais.
A primeira lei é o princípio da conservação da energia que diz que a energia não é criada nem destruída; apenas se transforma.
A segunda lei da termodinâmica
A segunda lei afirma que a transferência de energia térmica sempre vai do corpo quente para o corpo frio.
A terceira lei da termodinâmica
A terceira lei afirma que é impossível chegar ao zero absoluto com um número finito de transformações e fornece uma definição precisa da quantidade chamada entropia.
Além disso, a terceira lei também afirma que a entropia para um sólido perfeitamente cristalino, a uma temperatura de 0 kelvin, é igual a 0.
O que é um sistema termodinâmico?
Um sistema termodinâmico refere-se a uma área limitada usada para pesquisa termodinâmica e é o objeto da investigação. O espaço fora do sistema é chamado de ambiente desse sistema.
As fronteiras de um sistema separam o sistema de seu exterior. Este limite pode ser real ou imaginário, mas o sistema deve ser limitado a um espaço limitado. O sistema e suas vizinhanças podem transferir matéria, trabalho, calor ou outras formas de energia na fronteira.
O que é um ciclo termodinâmico?
Um ciclo termodinâmico é um circuito de transformações termodinâmicas realizadas em um ou mais dispositivos destinados a obter trabalho de duas fontes de calor a temperaturas diferentes, ou inversamente, para produzir através da contribuição de trabalho a passagem de calor da fonte de temperatura mais baixa para mais alta. temperatura.
O principal parâmetro desses ciclos é o desempenho. A eficiência térmica é definida como o trabalho obtido dividido pelo calor gasto no processo.
Quais são as propriedades termodinâmicas?
Propriedades termodinâmicas são as propriedades que definem e intervêm no estado termodinâmico de um sistema.
Essas propriedades podem ser classificadas como extensivas ou intensivas. Entre essas propriedades encontramos energia interna, entropia, entalpia, calor, temperatura, pressão, volume, etc.
Para que serve a termodinâmica?
A termodinâmica pode ser aplicada a uma ampla variedade de tópicos de ciência e engenharia, como motores, transições de fase, reações químicas, fenômenos de transporte e até buracos negros.
Seguem alguns exemplos de algumas de suas aplicações:
Ao cozinhar alimentos.
Na indústria automotiva, a maioria dos motores são motores térmicos.
Na ciência dos materiais para obter novos tipos de materiais que possuem propriedades químicas e físicas bem definidas.
Aplicações industriais para transformar matérias-primas em produtos acabados usando máquinas e energia.
No projeto arquitetônico, as transferências térmicas entre o exterior e o interior da casa são levadas em consideração, principalmente na arquitetura bioclimática e energia solar passiva.
Geração de eletricidade em usinas termelétricas onde os processos termodinâmicos permitem que o calor seja convertido em eletricidade.
