Termodinamica

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Termodinâmica

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

A Termodinâmica (do grego θερμη, therme, significa "calor"[1] e δυναμις, dynamis, significa "potência") é o ramo da Física que estuda os efeitos da mudança em temperatura, pressão e volume em sistemas físicos na escala macroscópica. A grosso modo, calor significa "energia" em trânsito, e dinâmica se relaciona com "movimento". Por isso,em essência, a Termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. Historicamente, a Termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de aumentar a eficiência das primeiras máquinas a vapor. [2]

É bastante conhecido o fato de que qualquer porção de matéria ou determinada substância é constituída de partículas denominadas moléculas. As propriedades deste sistema departículas são determinadas por suas propriedades termodinâmicas.

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Típico sistema termodinâmico, mostrando entrada de uma fonte de calor (caldeira) na esquerda e saída para um redutor decalor (condensador) na direita. Trabalho é extraído, neste caso, por uma série de pistões.
A partir de uma visão macroscópica para o estudo do sistema, que não requer o conhecimento do comportamentoindividual destas partículas, desenvolveu-se a chamada termodinâmica clássica. Ela permite abordar de uma maneira fácil e direta a solução de nossos problemas. Uma abordagem mais elaborada, baseada no comportamento médio de grandes grupos de partículas, é chamada de termodinâmica estatística.[3][4].

O ponto inicial para a maioria das considerações termodinâmicas são as Leis da Termodinâmica, quepostulam que a energia pode ser transferida de um sistema físico para outro como calor ou trabalho.[5] Elas também postulam a existência de uma quantidade chamada entropia, que pode ser definida para qualquer sistema.[6].

Em Termodinâmica, interações entre grandes conjuntos de objetos são estudadas e categorizadas. Para este estudo, os conceitos de sistema e vizinhanças são centrais. Um sistema écomposto de partículas cujo movimento médio define suas propriedades, relacionadas através das equações de estado. Propriedades podem ser combinadas para expressar energia interna e potenciais termodinâmicos, que são úteis para determinadas condições de processos de equilíbrio e espontâneos.

Com estas ferramentas, a termodinâmica descreve como os sistemas respondem a mudanças em suas vizinhanças.Isso pode ser aplicado para uma ampla variedade de tópicos em ciência e tecnologia, como por exemplo, máquinas, transições de fases, reações químicas, fenômenos de transporte e até buracos negros. Os resultados da termodinâmica são essenciais para outros campos da física e da química, engenharia química, engenharia aeroespacial, engenharia mecânica, biologia celular, engenharia biomédica,ciências dos materiais e economia, para citar alguns.[7][8]

História

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Sadi Carnot(1796-1832)
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O wikilivro História e epistemologia da Física tem uma página intitulada A Ciência na Grécia
A breve história da termodinâmica começa com Guericke, que em 1650 projetou e construiu a primeira bomba de vácuo do mundo, e o primeiro vácuo artificial do mundo, através das hemisférios deMagdeburgo. Ele foi incentivado pela busca em provar a invalidade da antiga percepção de que "a natureza tem horror ao vácuo" e de que não poderia haver vazio ou vácuo, "pois no vácuo todos os corpos cairiam com a mesma velocidade" tal como descreveu em ambos os casos Aristóteles.

Logo após este evento, o físico e químico Irlandês Robert Boyle tomou ciência dos experimentos de Guericke, e em 1656,em coordenação com o cientista Inglês Robert Hooke, construiu uma bomba de ar.[9] Usando esta bomba, Boyle e Hooke perceberam uma correlação entre pressão, temperatura e volume. Em tempo, a Lei de Boyle foi formulada, que estabelece que a pressão e o volume são inversamente proporcionais. Então, em 1679, baseado nestes conceitos, um conhecido de Boyle chamado Denis Papin construiu um forno de...
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