Termodinamica

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Capítulo 1 Introdução

1.1

o ESCOPO DA TERMODINÂMICA

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A ciência da termodinâmica nasceu no século dezenove, com a necessidade de descrever a operação das máquinas a vapor e de avaliar o limite do seu desempenho. Por isso, o nome, por si próprio, denota potência desenvolvida a partir do calor, com óbvia aplicação em máquinas térmicas, das quais a máquina a vapor foi o primeiro exemplo. Contudo, os princípios observados válidos para as máquinas são facilmente generalizados, e são conhecidos como a primeira e a segunda leis da termodinâmica. Essas leis não têm prova do ponto de vista matemático; s~alidade está fundamentada na ausência de experimentos contrários. Dessa forma, a termodinâmica compartilha com a mecânica e o eletromagnetismo o fato de estarem fundamentados em leis básicas. Essas leis levam, através de deduções matemáticas, a um conjunto de equações que encontram aplicações em todos os campos da ciência e da engenharia. O engenheiro químico lida com uma grande variedade de problemas específicos. Entre eles estão o cálculo das necessidades de calor e de trabalho para processos físicos e químicos, e a determinação das condições de equilíbrio para as reações químicas e para a transferência de espécies químicas entre fases diferentes. Considerações termodinâmicas não estabelecem as taxas nos processos físicos ou químicos. As taxas dependem de forças motrizes e de resistências. Embora as forças motrizes sejam variáveis termodinâmicas, as resistências não o são. Tampouco pode a termodinâmica, com uma formulação baseada em propriedades macroscópicas, revelar os mecanismos microscópicos (moleculares) dos processos físicos e químicos. Por outro lado, o conhecimento do comportamento microscópico da matéria pode ser lítil no cálculo de propriedades termodinâmicas.' Valores das propriedades são essenciais na aplicação prática da termodinâmica. O engenheiro químico lida com muitas espécies químicas, e dados