Processos termodinâmicos

Um processo termodinâmico é a evolução de certas propriedades, que são chamadas propriedades termodinâmicas, em relação a um sistema termodinâmico particular. Para estudar um processo termodinâmico, é necessário que o sistema esteja em equilíbrio termodinâmico no ponto inicial e final do processo; isto é, que as grandezas que passam por uma variação ao passar de um estado a outro devem ser completamente definidas em seus estados inicial e final.

Desta forma, os processos termodinâmicos podem ser interpretados como o resultado da interação de um sistema com o outro, depois de eliminada alguma ligadura entre eles, para que finalmente os sistemas estejam em equilíbrio (mecânico, térmico e / ou material) entre si.

De um modo menos abstrato, um processo termodinâmico pode ser visto como as mudanças de um sistema, desde as condições iniciais até outras condições finais, devido à sua desestabilização.

Um processo termodinâmico pode ser reversível ou irreversível. Todas as transformações reais são irreversíveis, uma vez que as fricções não podem ser completamente eliminadas, portanto a condição de reversibilidade é apenas uma aproximação teórica.

Sistema em equilíbrio termodinâmico

Um sistema termodinâmico é, em princípio, num estado de equilíbrio termodinâmico, quando as principais variáveis ​​do sistema (pressão, volume e temperatura) não experimentam qualquer variação adicional ao longo do tempo.

Em um processo termodinâmico, ocorre no momento em que duas ou todas as variáveis ​​anteriores mudam. Tenha em mente que a variação de apenas um deles é impossível porque eles estão todos interligados por uma razão de proporção inversa ou direta. Essa transformação termodinâmica levará o sistema a outro ponto de equilíbrio.

Por esta razão, o estado inicial e final de uma transformação são identificados por dois pares de valores das três grandezas que definem o estado de um corpo: pressão, volume ou temperatura.

Troca de energia em um processo termodinâmico

Em um processo termodinâmico, três situações diferentes podem ocorrer em termos de troca de energia:

• Troca de trabalho, mas sem trocas de calor (para um sistema adiabático: transformação adiabática)
• Trocar calor, mas sem trocar trabalho; (por exemplo, para uma transformação Isocora)
• Troca de trabalho e calor (por exemplo, para uma transformação isobárica ou uma isoterma)

Tipos de processos termodinâmicos

Para a classificação de tipos de processos termodinâmicos, é frequentemente interessante agrupar os processos termodinâmicos em pares nos quais cada variável que é mantida constante é um membro de um par conjugado de variáveis ​​termodinâmicas.

Pressão-volume

O par conjugado pressão-volume tem a ver com a transferência de energia mecânica ou dinâmica como resultado do trabalho.

• Um processo isobárico ocorre a pressão constante. Em outras palavras, o sistema é conectado dinamicamente, com uma borda móvel, a um depósito a pressão constante. Quando um gás perfeito evolui isobaricamente de um estado A para um estado B, a temperatura e o volume associados seguem a lei de Charles.
• Um processo isocórico ocorre em volume constante, de modo que o trabalho feito pelo sistema será zero. Isso implica que o processo não executa o trabalho de volume de pressão. Segue-se que, por um sistema bidimensional simples, qualquer energia térmica transferida para o sistema absorve externamente na forma de energia interna. Pode-se dizer que o sistema é isolado dinamicamente do ambiente por um limite rígido.

Temperatura-entropia

A entropia de temperatura do par conjugado em um processo termodinâmico tem a ver com a transferência de energia térmica como resultado do aquecimento.

• Um processo isotérmico (ou processo isotérmico) ocorre a uma temperatura constante. Em outras palavras, o sistema é conectado termicamente, por um limite termicamente condutor, a um reservatório de temperatura constante.
• Um processo adiabático é um processo no qual não há energia adicionada ou subtraída do sistema por aquecimento ou resfriamento. Para um processo reversível, isso é idêntico a um processo isentrópico. Pode-se dizer que o sistema é termicamente isolado de seu ambiente e que seu limite é um isolante térmico. Se o sistema tiver uma entropia que ainda não atingiu seu valor máximo de equilíbrio, a entropia aumentará, mesmo se o sistema estiver termicamente isolado.
• Um processo isentrópico ocorre em entropia constante. Para um processo reversível, isso é idêntico a um processo adiabático. Se o sistema tiver uma entropia que ainda não atingiu o valor máximo de equilíbrio, um processo de resfriamento pode ser necessário para manter esse valor de entropia.

Potencial químico - número de partículas

Os processos das seções assumiram implicitamente que as bordas também são impermeáveis ​​às partículas. Pode-se supor que as bordas são rígidas e termicamente isoladas, mas são permeáveis ​​a um ou mais tipos de partículas. Por par de potencial químico - número de partículas essas considerações são mantidas; Este par conjugado tem a ver com a transferência de energia através da transferência de partículas.

• Em um processo de potencial químico constante, o sistema é conectado por transferência de partículas com uma borda permeável às partículas.
• Em um processo de número de partícula constante, não há energia adicionada ou subtraída do sistema pela transferência de partículas. Pode-se dizer que o sistema é isolado pela transferência de partículas do seu entorno através de uma borda permeável às partículas.