Princípios da Termodinâmica

Termodinâmica
- Introdução:

É a parte da Física que estuda as transformações entre calor e trabalho. Calor e trabalho estão relacionados entre si por apresentarem em comum a mesma modalidade de energia. Vejamos seus conceitos:

Calor: energia em trânsito de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura existente entre eles.

Trabalho: energia em trânsito entre dois corpos devido às ações de uma força.

Princípios da Termodinâmica
De acordo com o princípio da Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra. O primeiro princípio da Termodinâmica estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocados entre um sistema e seu meio exterior. Consideremos um sistema recebendo uma certa quantidade de calor Q. Parte desse calor foi utilizada para realizar um trabalho t e o restante provocou um aumento na sua energia interna U.
A expressão U = Q - t
Representa analiticamente o primeiro princípio da termodinâmica cujo enunciado pode ser:

A variação da energia interna de um sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho trocados pelo sistema com o meio exterior.

Para a aplicação do primeiro princípio de Termodinâmica devem-se respeitar as seguintes convenções:

Q > 0: calor recebido pelo sistema.

Q < 0: calor cedido pelo sistema.

t > 0: volume do sistema aumenta.

t < 0: volume do sistema diminui.

U > 0: temperatura do sistema aumenta.

U < 0: temperatura do sistema diminui.

- Transformações Termodinâmicas Particulares:

- Transformação isotérmica: Como a temperatura do sistema se mantém constante, a variação da energia interna é nula.

Por exemplo, considere um gás sofrendo uma expansão isotérmica conforme mostra as figuras.

A quantidade de calor que o gás recebe é exatamente igual ao trabalho por ele realizado. A área sombreada sob a curva é numericamente igual ao trabalho realizado.

• Transformação