Lei Zero da Termodinâmica
Por: Felipe Drumond • 12/9/2016 • Resenha • 3.207 Palavras (13 Páginas) • 538 Visualizações
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TERMODINÂMICA
Lei Zero da Termodinâmica
"Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si."
Conceitos iniciais
"A termodinâmica estuda as relações entre energia térmica (calor) trocada e energia mecânica (trabalho) realizada numa transformação de um sistema e o resto do Universo (que denominamos meio exterior)."
Trabalho realizado por um gás
"Quando aplicamos uma força sobre um corpo, provocando um deslocamento, estamos gastando energia na forma mecânica a qual denominamos de trabalho."
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Em um sistema termodinâmico quem exerce a força é o gás e o deslocamento é feito pelo embolo ao sofrer variação de volume. Portanto o trabalho termodinâmico é expresso pela equação:
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[pic 7] = trabalho realizado pelo gás
P = pressão exercida pelo gás
[pic 8]V = variação do volume [pic 9]V = V2 - V1
Na expansão, Vfinal > Vinicial [pic 10] ΔV > 0 [pic 11] [pic 12] > 0
(o gás realiza trabalho)
Na compressão, Vfinal < Vinicial [pic 13] ΔV < 0 [pic 14] [pic 15] < 0
(o gás recebe trabalho do meio exterior)
Trabalho pela área
Propriedade:
"O trabalho é numericamente igual à área, num gráfico da pressão em função da variação do volume."[pic 16]
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P
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[pic 22] = área
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V1 V2 V
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Energia Interna
A energia total de um sistema é composta de duas parcelas: a energia externa e a energia interna.
Energia externa: são devidas as relações que ele guarda com seu meio exterior: a energia cinética e a energia potencial gravitacional.
Energia interna: relaciona-se com suas condições intrínsecas. É basicamente dada pela soma das energias em grande parte energia potencial, energia cinética e energia de rotação de todas as moléculas que compõem o gás, dada pela expressão abaixo.
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A figura representa o sistema de movimento das partículas.
A energia interna de um gás é função diretamente da temperatura.
ΔU > 0, aumenta a energia interna; temperatura aumenta ΔT > 0
ΔU < 0, diminui a energia interna; temperatura diminui ΔT < 0
1ª Lei da termodinâmica
Estabelece a equivalência entre energia térmica (calor) e energia mecânica (trabalho), baseando-se no princípio da conservação de energia que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra”.
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Q [pic 31]U [pic 32]
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Q = quantidade de calor (J)
[pic 37]U = variação da energia interna (J)
[pic 38] = trabalho (J)
Q (absorvido) > 0 e Q ( cedido) < 0
[pic 39] (expansão) > 0 e [pic 40] (compressão) < 0
Balanço de Energias
Q > 0 o gás absorve calor
Q < 0 o gás cede calor
Q = 0 o gás não troca calor (transformação adiabática) ΔU = – [pic 41]
[pic 42]> 0 o gás realiza trabalho no meio exterior ΔV > 0
[pic 43]< 0 o gás realiza trabalho no meio exterior ΔV < 0
[pic 44]= 0 o gás não realiza nem recebe trabalho ΔV = 0 (transf. isométrica) Q = ΔU
ΔU >0 aumenta a energia interna do gás ΔT > 0
ΔU <0 aumenta a energia interna do gás ΔT < 0
ΔU = 0 Não aumenta e diminui a energia interna do gás ΔT = 0 (transf. isotérmica) Q = [pic 45]
Trabalho em uma transformação cíclica
É um conjunto de transformações após as quais o gás volta apresentar a mesma pressão, o mesmo volume e a mesma temperatura que possuía inicialmente.
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, se nos ciclos ΔU = 0, então Q = τ.
Se, durante o ciclo, o gás realiza trabalho, este deve receber calor de uma fonte.
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Se, durante o ciclo, for realizado trabalho sobre o gás, este cede calor ao meio.
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