• Quais são as leis da termodinâmica?
• Origem das leis da termodinâmica
• Primeira Lei da Termodinâmica
• Segunda lei da termodinâmica
• Terceira lei da termodinâmica
• Lei zero da termodinâmica

Explicamos o que são as leis da termodinâmica, qual a origem desses princípios e as principais características de cada um.

As leis da termodinâmica servem para entender as leis físicas do universo.

Quais são as leis da termodinâmica?

As leis da termodinâmica (ou os princípios da termodinâmica) descrevem o comportamento de três quantidades físicas fundamentais, o temperatura, a Energia e aentropia, que caracterizam os sistemas termodinâmicos. O termo "termodinâmica" vem do grego garrafa térmica, que significa "calor", Y dínamos, que significa "força”.

Matematicamente, esses princípios são descritos por um definir de equações que explicam o comportamento dos sistemas termodinâmicos, definidos como qualquer objeto de estudo (a partir de um molécula ou um ser humano, Até lá atmosfera ou água fervente em uma panela).

Existem quatro leis da termodinâmica e são cruciais para a compreensão das leis físicas da universo e a impossibilidade de certos fenômenos como o movimento perpétuo.

Origem das leis da termodinâmica

Os quatro princípios de termodinâmica Eles têm origens diferentes, e alguns foram formulados a partir dos anteriores. O primeiro a ser estabelecido, de fato, foi o segundo, obra do físico e engenheiro francês Nicolás Léonard Sadi Carnot em 1824.

No entanto, em 1860, esse princípio foi formulado novamente por Rudolf Clausius e William Thompson, acrescentando então o que hoje chamamos de Primeira Lei da Termodinâmica. Posteriormente surgiu o terceiro, também conhecido como "postulado de Nerst" porque surgiu graças aos estudos de Walther Nernst entre 1906 e 1912.

Finalmente, a chamada "lei zero" surgiu em 1930, proposta por Guggenheim e Fowler. Deve-se dizer que nem em todas as áreas ela é reconhecida como uma lei verdadeira.

Primeira Lei da Termodinâmica

A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.

A primeira lei é chamada de "Lei de Conservação de Energia" porque determina que em qualquer sistema isolado de seu ambiente, a quantidade total de energia será sempre a mesma, embora possa ser transformada de uma forma de energia para outras diferentes. Ou em outras palavras: a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.

Assim, ao fornecer uma determinada quantidade de calor (Q) a um sistema físico, sua quantidade total de energia pode ser calculada como o calor fornecido menos otrabalho (W) realizado pelo sistema em seu entorno. Expresso em uma fórmula: ΔU = Q - W.

Como exemplo dessa lei, vamos imaginar o motor de um avião. É um sistema termodinâmico constituído por combustível que reage quimicamente durante o processo de combustão, libera calor e funciona (isso faz o avião se mover). Portanto: se pudéssemos medir a quantidade de trabalho realizado e o calor liberado, poderíamos calcular a energia total do sistema e concluir que a energia do motor permaneceu constante durante o vôo: a energia não foi criada nem destruída, mas sim alterada de energia química para energia calórica Yenergia cinética (movimento, isto é, trabalho).

Segunda lei da termodinâmica

Com tempo suficiente, todos os sistemas acabarão por se desequilibrar.

A segunda lei, também chamada de «Lei da Entropia», pode ser resumida em que a quantidade de entropia no universo tende a aumentar no clima. Isso significa que o grau de desordem dos sistemas aumenta até atingir um ponto de equilíbrio, que é o estado de maior desordem do sistema.

Esta lei introduz um conceito fundamental em física: o conceito de entropia (representado pela letra S), que no caso dos sistemas físicos representa o grau de desordem. Acontece que em todo processo físico em que ocorre uma transformação de energia, certa quantidade de energia não é utilizável, ou seja, não pode funcionar. Se você não consegue trabalhar, na maioria dos casos essa energia é calor. Esse calor que o sistema libera, o que isso faz é aumentar a desordem do sistema, a sua entropia. Entropia é uma medida da desordem de um sistema.

A formulação desta lei estabelece que a variação da entropia (dS) será sempre igual ou maior que atransferência de calor (dQ), dividido pela temperatura (T) do sistema. Ou seja, que: dS ≥ dQ / T.

Para entender isso com um exemplo, basta queimar uma certa quantidade de importam e coletar as cinzas resultantes. Quando os pesamos, verificaremos que é menos matéria do que o que estava em seu estado inicial: parte da matéria foi convertida em calor na forma de gases que eles não podem trabalhar no sistema e que contribuem para sua desordem.

Terceira lei da termodinâmica

Ao atingir o zero absoluto, os processos dos sistemas físicos param.

A terceira lei afirma que a entropia de um sistema que é levado ao zero absoluto será uma constante definida. Em outras palavras:

• Ao atingir o zero absoluto (zero em unidades Kelvin), os processos dos sistemas físicos param.
• Ao atingir o zero absoluto (zero em unidades Kelvin), a entropia tem um valor mínimo constante.

É difícil chegar ao chamado zero absoluto (-273,15 ° C) no dia a dia, mas podemos pensar nessa lei analisando o que acontece em um freezer: Comida que depositarmos lá ficará tão frio que os processos bioquímicos dentro dele irão desacelerar ou até mesmo parar. É por isso que sua decomposição é atrasada e sua consumo por muito mais tempo.

Lei zero da termodinâmica

A "lei zero" é logicamente expressa assim: se A = C e B = C, então A = B.

A "lei zero" é conhecida por esse nome, embora tenha sido a última a concorrer. Também conhecido como Lei do Equilíbrio Térmico, este princípio dita que: “Se dois sistemas estiverem em Equilíbrio térmico independentemente com um terceiro sistema, eles também devem estar em equilíbrio térmico entre si ”. Pode ser expresso logicamente da seguinte forma: se A = C e B = C, então A = B.

Esta lei nos permite comparar a energia térmica de três corpos diferentes A, B e C. Se o corpo A está em equilíbrio térmico com o corpo C (eles têm a mesma temperatura) e B também tem a mesma temperatura de C, então A e B têm a mesma temperatura.

Outra maneira de afirmar esse princípio é argumentar que, quando dois corpos com temperaturas diferentes entram em contato, eles trocam calor até que suas temperaturas se igualem.

Exemplos cotidianos dessa lei são fáceis de encontrar. Quando entrarmos em água fria ou quente, notaremos a diferença de temperatura apenas durante os primeiros minutos, pois nosso corpo entrará em equilíbrio térmico com oÁgua e não notaremos mais a diferença. O mesmo acontece quando entramos em uma sala quente ou fria: a princípio notaremos a temperatura, mas depois deixaremos de perceber a diferença porque entraremos em equilíbrio térmico com ela.