.PROF. CLAUDIA MARIA

FÍSICA - 2º A / B 

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Leis da Termodinâmica

Existem quatro leis da Termodinâmica e cada uma delas relaciona-se a um conceito da Termologia, vamos conferir quais são as leis da Termodinâmica e o que cada uma delas afirma:Lei zero da Termodinâmica

A lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio térmico. A lei zero da Termodinâmica é geralmente explicada em termos de três corpos: A, B e C.

De acordo com essa explicação, os corpos A, B e C encontram-se em contato térmico a um longo tempo, sendo assim, se o corpo A estiver em equilíbrio térmico com o corpo B, o corpo C estará em equilíbrio térmico com os corpos A e B, nesse caso, as temperaturas de A, B e C serão iguais e não ocorrerão mais trocas de calor entre eles.

Equilíbrio térmico é a condição em que um corpo encontra-se na mesma temperatura que suas vizinhanças. Observa-se que todos os corpos que se encontram em temperaturas mais altas que seus vizinhos tendem a ceder-lhes calor de forma espontânea até que ambos passem a apresentar a mesma temperatura.

“Todos os corpos trocam calor entre si até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.”

·         Primeira lei da Termodinâmica

A primeira lei da Termodinâmica diz respeito à conservação de energia. De acordo com essa lei, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. A outra porção de energia que é transferida para o corpo pode ser transferida para as vizinhanças na forma de trabalho ou na forma de calor.

A fórmula utilizada para descrever a primeira lei da Termodinâmica é mostrada a seguir, confira:

“A variação da energia interna de um sistema termodinâmico é medida pela diferença entre a quantidade de calor por ele absorvido e a quantidade de trabalho por ele, ou sobre ele, realizado.”

·         Segunda lei da Termodinâmica

A segunda lei da Termodinâmica diz respeito a uma grandeza física conhecida como entropia, que é uma medida do número de estados termodinâmicos de um sistema, em outras palavras, a entropia fornece uma medida da aleatoriedade ou da desorganização de um sistema.

O que é entropia?

A entropia é uma grandeza termodinâmica associada à irreversibilidade dos estados de um sistema físico. É comumente associada ao grau de “desordem” ou “aleatoriedade” de um sistema.

“Em um sistema termicamente isolado, a medida da entropia deve sempre aumentar com o tempo, até atingir o seu valor máximo.”

Em outras palavras, a entropia é capaz de medir o sentido da “seta do tempo” de um sistema. Quando vemos as imagens a seguir, sabemos intuitivamente que o estado inicial do sistema é o representado pela imagem da esquerda, de maior organização:

Olhando para a imagem anterior, sabemos que a configuração final mais provável é aquela na qual os átomos possuem velocidades em todas as direções, bem como posições aleatórias. É disso que a entropia trata: a multiplicidade de estados de um sistema deve sempre aumentar.

Definição matemática de Entropia

A definição matemática de entropia é dada pela razão da quantidade de calor (Q) transferida entre duas porções de um sistema termicamente isolado, em Joules (J), por sua temperatura absoluta, em Kelvin (K):

·         Terceira lei da Termodinâmica

A terceira lei da Termodinâmica diz respeito ao limite inferior da temperatura: o zero absoluto. De acordo com essa lei, não há como um corpo atingir a temperatura do zero absoluto. Além dessa definição, essa lei também traz implicações sobre o rendimento das máquinas térmicas, que sob nenhuma condição poderá ser igual a 100%.

O que é zero absoluto?

Sobre o que é zero absoluto, pode-se dizer que corresponde ao limite mínimo de temperatura possível no qual a vibração das moléculas que compõem o corpo é paralisada.

 O zero absoluto é o limite inferior de temperatura na natureza, que corresponde à menor temperatura possível a ser atingida e equivale a – 273,15 °C ou 0 K.

Rendimento das máquinas térmicas O rendimento das máquinas térmicas é uma medida da sua eficiência. Quanto maior o seu rendimento, mais trabalho a máquina será capaz de produzir.

Máquinas térmicas são dispositivos que convertem parcialmente energia térmica e química contidas em suas substâncias, tais como gases aquecidos, vapor de água ou gasolina, em trabalho. Exemplo: todos os tipos motores de combustão interna e as máquinas movidas a vapor.
 

Rendimento das máquinas térmicas

O rendimento das máquinas térmicas é uma grandeza adimensional dada pela razão entre a quantidade de trabalho mecânico extraído de uma máquina térmica e a quantidade de energia fornecida a ela em forma de calor.

Quanto maior o rendimento de uma máquina, maior será sua eficiência. Em outras palavras, uma máquina térmica eficiente é aquela que produz mais trabalho consumindo menor quantidade de recursos energéticos. Os motores de combustão interna, usados para impulsionar veículos como motocicletas, carros, caminhões e até mesmo aeronaves, são projetados para ser cada vez mais eficientes e poluir menos. Essas máquinas térmicas usam como fonte de energia o calor obtido pela queima de combustíveis fósseis como gasolina, óleo diesel, álcool ou querosene de aviação