Menu

Termodinâmica.
Transformação de energia

Lei zero da termodinâmica

Lei zero da termodinâmica

Dentre as leis fundamentais que regem a termodinâmica, a lei zero ocupa um lugar crucial, pois estabelece os conceitos fundamentais de temperatura e equilíbrio térmico.

A lei zero da termodinâmica afirma que “se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles também estão em equilíbrio entre si”. Também é conhecido como princípio zero da termodinâmica.

Se A está em equilíbrio com B e A também está em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, podemos concluir que B está em equilíbrio térmico com C.

Dois corpos estão em equilíbrio térmico quando, ao entrarem em contato, suas variáveis ​​de estado não mudam. Se não estiverem em equilíbrio térmico, sofrerão uma troca de calor ou energia e atingirão o equilíbrio térmico.

A lei zero foi a última das leis da termodinâmica a ser introduzida. Para obter uma estrutura lógica, foi necessário colocá-la antes das demais leis.

Fórmula da 0ª lei da termodinâmica

Princípio 0 da termodinâmica, se os três sistemas estão em equilíbrio térmico, a seguinte fórmula deve ser completada:

TA = TB = TC

Onde TA , TB e TC são as temperaturas dos três sistemas.

Origem e história da lei zero

A lei zero da termodinâmica foi formulada como uma resposta a questões sobre medição e comparação de temperaturas. Antes do seu estabelecimento, as escalas de temperatura eram arbitrárias e dependiam de métodos de medição específicos. A necessidade de uma base mais sólida para comparar temperaturas foi um tema quente na comunidade científica do século XIX.

Foi o físico alemão Gustav H. Johannsen quem primeiro formulou a ideia central da lei zero na década de 1860, mas foi somente na década de 1930 que ela foi consolidada e incorporada como uma lei fundamental da termodinâmica.

A lei zero é assim chamada porque fornece a base para a construção de escalas de temperatura e estabelece um princípio fundamental para a medição da temperatura.

Exemplos da lei zero

Para entender como funciona a lei zero da termodinâmica, propomos três exemplos:

Gelo e água

Colocamos um pedaço de gelo e um copo cheio de água em temperatura ambiente. Neste experimento aparecem três elementos: o gelo, a água e o copo.

Lei zero da termodinâmicaInicialmente os três trocarão calor e energia até atingir o equilíbrio térmico. Depois de um tempo, os três elementos atingirão a mesma temperatura

Copos de café

Vamos imaginar duas xícaras de café, uma quente e outra fria. Quando entram em contato, o calor flui do copo quente para o copo frio até que ambos atinjam a mesma temperatura e estejam em equilíbrio térmico.

Este é um exemplo prático do princípio zero em ação: os dois sistemas estão em equilíbrio térmico quando não há mais transferência líquida de calor entre eles.

Exemplo de termômetro

Outro exemplo que ajudará a compreender melhor o conceito de equilíbrio térmico é o do termômetro.

Considere um corpo B que consiste em um tubo com um capilar contendo mercúrio. Seus níveis de altura acima do capilar representam diferentes temperaturas.

Agora, considere um corpo A, por exemplo o corpo humano. Se você aproximar o termômetro do corpo e deixá-lo por tempo suficiente, o termômetro atingirá o valor correspondente à temperatura do seu corpo.

O termômetro e o corpo humano estarão em equilíbrio térmico entre si. Portanto, ambos os elementos atingem a mesma temperatura.

Autor:
Data de Publicação: 29 de junho de 2016
Última Revisão: 10 de outubro de 2023