Termodinâmica.
Transformação de energia

Energia térmica I combustão.
Efeitos da termodinâmica

Entropia

Leis da Termodinâmica

Leis da Termodinâmica

A termodinâmica é baseada principalmente em um conjunto de quatro leis que são universalmente válidas quando aplicadas a sistemas que estão dentro das restrições implícitas em cada uma.

O primeiro princípio foi estabelecido que a segunda lei da termodinâmica, tal como formulado por Sadi Carnot e 1824. O 1860 estabeleceu dois "princípios" da termodinâmica com as obras de Rudolf Clausius e William Thomson, Lorde Kelvin. Com o tempo, esses princípios se tornaram "leis". Em 1873, por exemplo, Willard Gibbs afirmou que havia duas leis absolutas da termodinâmica em seus métodos gráficos em termodinâmica de fluidos. Atualmente, um total de quatro leis são enunciadas. Nos últimos 80 anos, alguns autores sugeriram outras leis, mas nenhuma delas foi aceita por unanimidade.

Nas várias descrições teóricas da termodinâmica, essas leis podem ser expressas em formas aparentemente diferentes, mas as formulações mais destacadas são as seguintes:

  • O princípio zero da termodinâmica tem diferentes conteúdos, em diferentes autores e em diferentes contextos; isto é, pode referir-se a um ou outro dos seguintes dois aspectos dos estados de equilíbrio de um sistema termodinâmico: estabelecimento do equilíbrio termodinâmico, ou transitividade do equilíbrio térmico.
  • O primeiro princípio da termodinâmica estabelece a equivalência entre o trabalho mecânico e a quantidade de calor como formas de troca de energia entre um sistema e o mundo circundante. Uma de suas conseqüências é a existência de uma função de estado chamada energia interna.
  • A segunda lei da termodinâmica é compatível com uma forma primária, a incapacidade de máquinas térmicas que recebem um pouco de calor de uma fonte para produzir trabalho mecânico equivalente. Uma de suas conseqüências é a existência de uma função de estado chamada entropia.
  • O terceiro princípio da termodinâmica afirma que, quando a temperatura tende a zero absoluto, a entropia de qualquer sistema tende a zero. Não é o resultado da abstração direta dos fatos experimentais, mas a extensão das conseqüências dos princípios precedentes.

Lei zero da termodinâmica

O equilíbrio termodinâmico de um sistema é definido como a condição do sistema no qual as variáveis empíricas usadas para definir um estado do sistema (pressão, volume, campo elétrico, polarização, magnetização, tensão linear, tensão superficial, entre outros) já chegaram em um ponto de equilíbrio e, portanto, não variam ao longo do tempo, ou seja, não dependem do tempo. Estas variáveis empíricas (experimentais) de um sistema são conhecidas como coordenadas termodinâmicas do sistema.

Este princípio é chamado de equilíbrio termodinâmico. Se dois sistemas A e B estão em equilíbrio termodinâmico, e B está em equilíbrio termodinâmico com um terceiro sistema C, então A e C são por sua vez em equilíbrio termodinâmico. Este princípio é fundamental, apesar de ser amplamente aceito; não foi formulado formalmente até depois das outras três leis terem sido enunciadas. Por isso, recebe a posição 0.

Primeira lei da termodinâmica

A primeira lei da termodinâmica também é conhecida como o princípio da conservação de energia para a termodinâmica. Esta lei termodinâmica afirma que, se o trabalho é feito em um sistema ou troca calor com outro, a energia interna do sistema mudará.

Visto de outra maneira, esta lei permite definir o calor como a energia necessária que o sistema deve trocar para compensar as diferenças entre o trabalho e a energia interna. Foi proposto por Antoine Lavoisier.

Segunda lei da termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica regula a direção em que os processos termodinâmicos devem ser realizados e, portanto, a impossibilidade de ocorrer na direção oposta. Também estabelece, em alguns casos, a impossibilidade de converter completamente toda a energia de um tipo para outro sem perdas. Desta forma, a segunda lei impõe restrições às transferências de energia que, hipoteticamente, poderiam ser realizadas levando-se em consideração apenas o primeiro princípio da termodinâmica.

Esta lei nos permite definir uma grandeza física chamada entropia tal que, para um sistema isolado, isto é, não troca matéria ou energia com seu ambiente, a mudança na entropia deve sempre ser maior ou igual a zero e igual a zero se o processo for reversível.

Terceira lei da termodinâmica

A terceira das leis da termodinâmica, propostas por Walther Nernst, diz que é impossível alcançar uma temperatura de zero absoluto por um número finito de processos físicos. A terceira lei da termodinâmica, também podem ser formulados como que como um dado sistema se aproxima do zero absoluto, a entropia tende para um valor constante específica.

A entropia de sólidos cristalinos puros pode ser considerada com o valor de zero a temperaturas iguais a zero absoluto. Não é uma noção exigida pela termodinâmica clássica, portanto é provavelmente inapropriado falar de "lei".

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Última revisão: 28 de agosto de 2018