Trabalho de Química

1º O equilíbrio térmico entre corpos materiais só é atingido quando os mesmos se encontram na mesma temperatura. Dessa definição pode ser concluída a Lei Zero da Termodinâmica:

Se três sistemas apresentam-se isolados de qualquer outro universo externo, e, dois sistemas consecutivos estiverem em equilíbrio térmico com o terceiro, então os dois sistemas consecutivos estarão em equilíbrio térmico entre si.

Para que seja perfeitamente compreendido o conceito da Lei Zero da Termodinâmica, devem ser esclarecidas as definições de: sistemas termodinâmicos (abertos, fechados e isolados), sistema limitado e vizinhança.

Um sistema termodinâmico encontra-se aberto quando consegue trocar matéria (massa) e energia (calor e trabalho) com o meio; encontra-se fechado quando apenas pode trocar energia, uma vez que o trânsito de matéria é impedido por alguma obstrução; e, por fim, um sistema Termodinâmico é isolado (adiabático) quando não troca matéria e nem energia com o meio. Um sistema limitado, nesse contexto,

significa o espaço até onde o experimento se delimita: esquecendo todo o resto. E, a vizinhança seria exatamente esse “resto”: a região externa ao experimento.

Nos três exemplos, o sistema limitado seria o tubo de ensaio contendo uma determinada substância (onde o estudo se concentra), a vizinhança seria o espaço no qual o tubo está imerso (exemplo: o ar).

2º O primeiro princípio é uma lei de conservação da energia. Afirma que, como a energia não pode ser criado nem se destruir —deixando a um lado as posteriores ramificações da equivalência entre massa e energia (se veja Energia nuclear)— a quantidade de energia transferida a um sistema em forma de calor mais a quantidade de energia transferida em forma de trabalho sobre o sistema deve ser igual ao acréscimo da energia interna do sistema. O calor e o trabalho são mecanismos pelos que os sistemas trocam energia entre si.

Em qualquer máquina, faz falta certa quantidade de energia para produzir trabalho; é impossível que uma máquina realize trabalho sem necessidade de energia. Uma máquina hipotética destas caraterísticas denomina-se móvel perpétuo de primeira espécie. A lei de conservação da energia descarta que possa ser inventado nunca uma máquina assim. Às vezes, o primeiro princípio enuncia-se como a impossibilidade da existência de um móvel perpétuo de primeira espécie.

3º A segunda lei afirma que a entropía, ou seja, a desordem, de um sistema isolado nunca pode decrecer. Por tanto, quando um sistema isolado atinge uma configuração de máxima entropía, já não pode experimentar mudanças: atingiu o equilíbrio. A natureza parece pois “preferir” a desordem e o caos. Pode ser demonstrado que o segundo princípio implica que, se não se realiza trabalho, é impossível transferir calor desde uma região de temperatura mais baixa a uma região de temperatura mais alta.

O segundo princípio impõe uma condição adicional aos processos termodinámicos. Não basta apenas que se conserve a energia e cumpram assim o primeiro princípio. Uma máquina que realizasse trabalho violando o segundo princípio se denomina “móvel perpétuo de segunda espécie”, já que poderia obter energia continuamente de um meio frio para realizar trabalho em um meio quente sem custo algum. Às vezes, o segundo princípio formula-se como uma afirmação que descarta a existência de um móvel perpétuo de segunda espécie.

4º  Ao estudarmos as leis da termodinâmica, vimos que a primeira lei enuncia que quando fornecemos calor para um determinado sistema, esse calor tanto pode ser absorvido pelo sistema (transformando-se em energia interna). Os tipos de transformações térmicas são:

Transformação Isotérmica

Numa transformação isotérmica, o gás ideal tem o volume e a pressão alterados, mas a temperatura fica constante e, consequentemente, a energia interna não se altera, então:

ΔU = 0

Pela primeira lei temos: Q = T + ΔU

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