1 E 2 leis da termodinamica

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  • Publicado : 2 de dezembro de 2012
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Termodinâmica é o ramo da física que se dedica ao estudo das relações entre calor, temperatura, trabalho e energia. Envolve o comportamento geral dos sistemas físicos em condições de equilíbrio ou próximas dele. Qualquer sistema físico, seja ele capaz ou não de trocar energia e matéria com o ambiente, tenderá a atingir um estado de equilíbrio, que pode ser descrito pela especificação de suaspropriedades, como pressão, temperatura ou composição química. Se as limitações externas são modificadas, então essas propriedades se alteram. A termodinâmica tem como objetivo tentar descrever matematicamente essas mudanças e prever as condições de equilíbrio do sistema.
É necessário para seu estudo definir com precisão alguns conceitos básicos, como sistema, fase, estado e transformação. Sistema équalquer parte limitada do universo onde é possível observar e manipular. Em contrário senso, tudo o que não pertence ao sistema é denominado exterior e é dele separado por suas fronteiras. A caracterização de um estado do sistema é feita por meio do reconhecimento de suas propriedades termodinâmicas. Fase é qualquer porção homogênea de um sistema. O estado depende da natureza do sistema e, paraser descrito, precisa de grandezas que o representem de forma mais completa possível. Transformação é toda e qualquer mudança de estado. Quando formada por uma sucessão de estados de equilíbrio, a transformação é chamada de reversível.
No estudo da termodinâmica, alguns tipos particulares de transformações são considerados. A transformação isotérmica é a que ocorre à temperatura constante,variando somente as grandezas de pressão e volume. A transformação isométrica se caracteriza pela constância do volume do sistema, a adiabática pela ausência de trocas térmicas com o exterior e a politrópica pela constância do quociente entre a quantidade de calor trocado com o meio externo e a variação de temperatura. Há ainda mais dois tipos de transformação -- a isentálpica e a isentrópica -- nasquais se observa a constância de outras propriedades termodinâmicas, respectivamente a entalpia (soma da energia interna com o produto da pressão pelo volume do sistema) e a entropia (função associada à organização espacial e energética das partículas de um sistema).
A termodinâmica tem como principais pontos o estudo de duas leis, que são:
Primeira lei da termodinâmica
A lei de conservação deenergia aplicada aos processos térmicos é denominada de primeira lei da termodinâmica. Ela dá a equivalência entre calor e trabalho e pode enunciar-se da seguinte maneira: "em todo sistema quimicamente isolado em que há troca de trabalho e calor com o meio externo e em que, durante essa transformação, realiza-se um ciclo (o estado inicial do sistema é igual a seu estado final), as quantidades de calor(Q) e trabalho (W) trocadas são iguais. Dessa forma, chega-se à expressão W = JQ, em que J é uma constante que corresponde ao ajuste entre as unidades de calor (usada na medida de Q) e Joule (usada na medida de W). Tal constante é empregada na própria definição de caloria (1 cal = 4,1868J).

A primeira lei da termodinâmica pode ser enunciada também por meio do conceito de energia interna,entendida como a energia associada aos átomos e moléculas em seus movimentos e interações internas ao sistema. Essa energia não envolve outras energias cinéticas e potenciais, que o sistema como um todo apresenta em suas relações com o exterior.
A variação da energia interna DU é medida pela diferença entre a quantidade de calor (Q), trocado pelo sistema com seu exterior, e o trabalho realizado (W) eé dada pela expressão DU = K - W , que corresponde ao enunciado da lei da termodinâmica. É comum no estudo das transformações o uso da função termodinâmica da entalpia (H), definida pela relação H = U + pV, em que U é a energia interna, p é a pressão e V é o volume do sistema. Num processo em que só existe trabalho de expansão (como, por exemplo, na fusão sob pressão e temperatura constante), a...
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