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Princípios da Termodinâmica

Física

A termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado e o trabalho realizado num processo físico, que envolve uma massa de gás e o meio externo, ou seja, o meio ambiente.

Primeira Lei da Termodinâmica

Também chamado de primeiro princípio da termodinâmica, essa lei é conhecida como o Princípio da Conservação da Energia. Para todo e qualquer sistema termodinâmico há uma função característica, que é conhecida como energia interna. Sabendo disso podemos enunciar essa primeira lei da seguinte maneira: a variação da energia interna entre dois sistemas pode ser determinada pela diferença entre a quantidade de calor e o trabalho trocado com o meio ambiente. Matematicamente essa lei pode ser escrita da seguinte forma:

ΔU = Q – T

Onde:

  • Q é a quantidade de calor recebida ou cedida;
  • T é o trabalho realizado pelo sistema ou que é realizado sobre o mesmo;
  • ΔU é a variação da energia interna do sistema.

Essa lei tem aplicação prática em três transformações particulares de um gás perfeito. Lembrando que um gás perfeito ou ideal é um modelo idealizado para o comportamento de um gás, o qual obedece às leis de Gay Lussac, lei de Boyle Mariotte e a lei de Charles.

- Transformação Isotérmica

Essa transformação ocorre, como o próprio nome indica, à temperatura constante, de modo que a variação da energia interna do gás é igual a zero, pois a energia interna inicial é igual à energia interna final, ΔU = 0. Dessa forma, fica que a quantidade de calor do sistema é igual ao trabalho realizado pelo mesmo, ou seja, Q = T.

- Transformação Isovolumétrica

Essa é um tipo de transformação de um gás perfeito que ocorre a um volume constante, ou seja, o volume do gás permanece o mesmo durante todo processo termodinâmico. Sendo o volume constante podemos concluir que o trabalho é igual a zero, dessa forma temos que a equação que descreve a primeira lei da termodinâmica fica do seguinte modo:

ΔU = Q

- Transformação Adiabática

Nessa transformação o gás não troca calor com o meio externo, seja porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre suficientemente rápido de forma que o calor trocado possa ser considerado desprezível, ou seja, Q = 0. Em uma expansão adiabática o volume do gás aumenta, a pressão diminui e a temperatura diminui. Já na compressão adiabática ocorre que o volume diminui, a pressão e a temperatura aumentam. Essa transformação pode ser percebida nos sprays de desodorante em geral.

Segunda Lei da Termodinâmica

Essa lei foi enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, e estabelece restrições para a conversão de calor em trabalho, realizadas pelas máquinas térmicas. Segundo Carnot, para que ocorra conversão contínua de calor em trabalho, uma máquina térmica deve realizar ciclos contínuos entre a fonte quente e a fonte fria, as quais permanecem em temperaturas constantes. A cada ciclo realizado é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, parte desse calor é convertida em trabalho e a outra parte é rejeitada para a fonte fria. As muitas máquinas que vemos diariamente como, por exemplo, o motor de uma geladeira ou um motor de um veículo automotivo, são máquinas térmicas, pois elas realizam o processo de conversão de calor em trabalho, operando sempre em ciclos como o descrito por Carnot.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola

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DEIXE SEU COMENTÁRIO
  • Silvaterça-feira | 10/09/2013 22:24Hs
    Muito bom.
  • POLAITE JONE LOURENCOterça-feira | 13/08/2013 04:04Hs
    BOM TEXTO.
  • michelineterça-feira | 29/11/2011 17:23Hs
    gostei bastante me ajudou muito
  • deboraquinta-feira | 08/07/2010 14:31Hs
    ótimo, porque eu aprendi tudo para ir a faculdade;
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