O processo termodinâmico é denominado evolução de certas magnitudes ou propriedades em relação a um determinado sistema termodinâmico. Essas propriedades são chamadas de propriedades termodinâmicas.
Para estudar um processo termodinâmico é necessário que o sistema esteja em equilíbrio termodinâmico no ponto inicial e final do processo. Em outras palavras, as quantidades que sofrem variação ao passar de um estado para outro devem ser totalmente definidas em seus estados inicial e final.
Um processo termodinâmico também pode ser visto como as mudanças de um sistema, de algumas condições iniciais para outras condições finais.
Um processo termodinâmico pode ser reversível ou irreversível. Todas as transformações reais são irreversíveis, uma vez que os atritos não podem ser totalmente eliminados, de modo que a condição de reversibilidade é apenas uma aproximação teórica.
A teoria dos processos térmicos é aplicada ao projeto de motores, unidades de refrigeração, indústria química e meteorologia.
Tipos de processos termodinâmicos
Os principais processos termodinâmicos são os seguintes:
- Processo isobárico: ocorre com pressão constante. Em outras palavras, o sistema é conectado dinamicamente, com um limite móvel, a um tanque de pressão constante. Quando um gás perfeito evolui isobaricamente do estado A para o estado B, a temperatura e o volume associados seguem a lei de Charles.
- Processo isocórico: o volume permanece constante. Portanto, se o sistema estiver em volume constante, o trabalho realizado pelo sistema será zero. Isso implica que o processo não faz trabalho pressão-volume. Segue-se que qualquer energia térmica transferida para o sistema externamente, ela a absorve na forma de energia interna.
- Processo isotérmico (ou processo isotérmico): ocorre a temperatura constante. Em outras palavras, o sistema é termicamente conectado, por um limite termicamente condutor, a um reservatório de temperatura constante.
- Processo adiabático: é um processo em que não há transferência de calor. Para um processo reversível, isso é idêntico a um processo isentrópico. Pode-se dizer que o sistema está isolado termicamente de seu entorno e não pode trocar calor com o entorno.
- Processo isentrópico: ocorre em entropia constante. Para um processo reversível, isso é idêntico a um processo adiabático.
- Processo de potencial químico constante: o sistema é conectado por transferência de partículas com uma fronteira permeável às partículas.
- Processo de número de partículas constante: não há energia adicionada ou subtraída do sistema pela transferência de partículas. Pode-se dizer que o sistema é isolado por transferência de partículas de seu ambiente por uma fronteira permeável a partículas.
- Processo politrópico: um processo politrópico é um processo termodinâmico durante o qual a capacidade térmica de um gás permanece inalterada, ou seja, não há trocas de calor.
O que significa que um sistema está em equilíbrio termodinâmico?
Um sistema termodinâmico está em princípio em um estado de equilíbrio termodinâmico quando as principais variáveis do sistema permanecem inalteradas. Ou seja, a pressão, o volume e a temperatura não experimentados permanecem constantes ao longo do tempo.
Em um processo termodinâmico, ocorre quando duas ou todas as variáveis acima mudam. Deve-se ter em mente que a variação de apenas um deles é impossível porque eles estão todos interconectados por uma razão de proporção direta ou inversa. Essa transformação termodinâmica levará o sistema a outro ponto de equilíbrio.
Por este motivo, os estados inicial e final de uma transformação de um gás ideal são identificados por dois pares de valores das três grandezas que definem o estado de um corpo:
- A pressão.
- O volume.
- A temperatura.
