Leis Da Termodinâmica

Leis da termodinâmica

Introdução

A termodinâmica é uma parte da física que estuda as causas e os efeitos das mudanças de temperatura, pressão e volume em sistemas físicos que podemos enxergar a olho nu. De forma geral, a termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento.

Esta ciência desenvolveu-se devido à necessidade de aumentar a eficiência das primeiras máquinas à vapor, sendo antigamente um estudo experimental.

Com o aperfeiçoamento de um projeto de Denis Papin, físico e inventor inglês, que consistia em um vaso fechado com uma tampa fechada hermeticamente que confinava o vapor até alta pressão ser gerada, criou-se a idéia de uma máquina à vapor. Ao incluírem uma válvula de alívio para o vapor, evitando que o recipiente explodisse devido à alta pressão, perceberam um movimento rítmico da válvula de alívio para cima e para baixo. Papin teve a idéia de uma máquina constituída de um pistão e um cilindro, mas não seguiu adiante com a idéia. Baseado nas idéias de Papin, que o engenheiro Thomas Savery construiu a primeira máquina a vapor. Embora na época as máquinas fossem brutas e ineficientes, elas atraíram a atenção dos principais cientistas do ramo. Um destes cientistas foi Sadi Carnot, o "pai da termodinâmica", que publicou "Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo", um discurso sobre o calor, potência e eficiência de máquina. O texto trouxe as relações energéticas básicas entre a máquina de Carnot, o ciclo de Carnot e a potência motriz. Isto marcou o início da Termodinâmica como ciência moderna.

Primeira lei da termodinâmica

De acordo com o princípio da Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada. O primeiro princípio da Termodinâmica estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocados entre um sistema e seu meio exterior no que diz respeito à variação da energia interna do sistema.

Se considerarmos um sistema e sua vizinhança, em uma situação tal que certa quantidade de calor Q tenha atravessado a fronteira comum aos dois (devido à diferença de temperaturas entre ambos) e que a fronteira comum entre os sistemas se mova neste processo, implicando em energia trocada na forma de trabalho entre ambos, a variação na energia interna do sistema em foco é expressa por:

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

• Q > 0: calor é recebido pelo sistema oriundo de sua vizinhança.

• Q < 0: calor cedido pelo sistema à vizinhança.

• W > 0: volume do sistema aumenta; o sistema realiza trabalho sobre a vizinhança (cujo volume diminui).

• W < 0: volume do sistema diminui; o sistema recebe energia na forma de trabalho oriunda de sua vizinhança (cujo volume aumenta).

• ΔU > 0: a energia interna do sistema aumenta.

• ΔU < 0: a energia interna do sistema diminui.

Segunda