Entropia

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Universidade Federal do Mato Grosso – UFMT
Engenharia Elétrica. Fisica II

Entropia

Cuiaba, 08 de Dezembro de 2011
Universidade Federal do Mato Grosso – UFMT
Engenharia Elétrica. Fisica II

Entropia

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Cuiaba, 08 de Dezembro de 2011
Termodinamica

A descoberta de meios para utilização de fontes de energia diferentes da que os animais forneciam foi o que determinou apossibilidade da revolução industrial. A energia pode se apresentar na natureza sob diversas formas, mas, exceto no caso da energia hidráulica e dos ventos, deve ser transformada em trabalho mecânico por meio de máquinas, para ser utilizada pelo homem. A termodinâmica nasceu justamente dessa necessidade, e foi o estudo de máquinas térmicas que desenvolveu seus princípios básicos.
Termodinâmica é o ramo dafísica que estuda as relações entre calor, temperatura, trabalho e energia. Abrange 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 suas propriedades, como pressão, temperatura oucomposição química. Se as limitações externas são alteradas (por exemplo, se o sistema passa a poder se expandir), então essas propriedades se modificam. A termodinâmica tenta descrever matematicamente essas mudanças e prever as condições de equilíbrio do sistema.
No estudo da termodinâmica, consideram-se alguns tipos particulares de transformações. A transformação isotérmica é a que se processa sobtemperatura constante, enquanto a isobárica é aquela durante a qual não há variação de pressão do sistema. 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. Conhecem-se ainda maisdois tipos de transformação -- a isentálpica e a isentrópica -- nas quais 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).
O estudo da termodinâmica levou a formulação de 4 leis,conhecidas como Leis da Termodinâmica. São elas:
Lei zero: Levando em conta observações do cotidiano, como a conotação de quente ou frio, postulou-se a lei zero: se A e B são dois corpos em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico um com o outro, ou seja, a temperatura desses sistemas é a mesma.
1ª Lei: A conservação de energia aplicada aos processos térmicosé conhecida como 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 sãoiguais. Assim, 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).
2ª Lei: A tendência do calor a passar de um corpo mais quente para um mais frio, e nunca no sentido oposto, a menos que forçada pelo meio externo, é enunciada pela segunda lei da termodinâmica, ou seja, essa lei nega aexistência do fenômeno espontâneo de transformação de energia térmica em energia cinética. De acordo com essa lei da termodinâmica, num sistema fechado, a entropia nunca diminui. Isso significa que, se o sistema está inicialmente num estado de baixa entropia (organizado), tenderá espontaneamente a um estado de entropia máxima (desordem).
3ª Lei: O conceito de temperatura entra na termodinâmica como...
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