Explicamos o que é termodinâmica e em que consiste um sistema termodinâmico. Além disso, quais são as leis da termodinâmica.
O que é termodinâmica?
É chamado de termodinâmica (do grego garrafa térmica, "Calor" e dínamos, "Poder, força") para o ramo de físico que estuda as ações mecânicas do calor e outras formas semelhantes de energia. Seu estudo aborda objetos como sistemas macroscópicos reais, por meio do método ciêntifico e raciocínio dedutivo, prestando atenção a extensas variáveis, como entropia, a energia interna ou o volume; bem como variáveis não extensas, como temperatura, a Pressão ou o potencial químico, entre outros tipos de magnitudes.
No entanto, a termodinâmica não oferece uma interpretação das quantidades que estuda, e seus objetos de estudo são sempre sistemas em estado de equilíbrio, isto é, aquelas cujas características são determinadas por elementos internos e não tanto por forças externas que atuam sobre eles. Por esse motivo, considere que o Energia só pode ser trocado de um sistema para outro como um calor ou de trabalho.
O estudo formal da termodinâmica começou graças a Otto von Guericke em 1650, um físico e jurista alemão que projetou e construiu a primeira bomba de vácuo, refutando Aristóteles e sua máxima de que "a natureza abomina o vácuo" com suas aplicações. Seguindo esta invenção, os cientistas Robert Boyle e Robert Hooke eles refinaram seus sistemas e examinaram a correlação entre pressão, temperatura e volume. Assim nasceram os princípios da termodinâmica.
Sistema termodinâmico
Um sistema termodinâmico é entendido como uma parte do universo que, para fins de estudo, está conceitualmente isolada do resto e tenta entender de forma autônoma. Observe as formas como a energia muda ou é preservada e, ao mesmo tempo, de suas trocas de importam e / ou energia com o meio ambiente ou com outros sistemas semelhantes (se houver). É, portanto, um método de estudo da termodinâmica.
O principal critério de classificação desses sistemas é baseado no grau de isolamento do meio ambiente, distinguindo-se entre:
- Sistemas abertos. Aqueles que trocam livremente energia e matéria com seu ambiente, como a maioria dos sistemas conhecidos fazem na vida cotidiana. Por exemplo: um carro. Uma mão para ele combustível e retorna ao meio ambiente gases E calor.
- Sistemas fechados. Aqueles que trocam energia com o meio ambiente, mas não importam. É o que acontece com um recipiente fechado, como uma lata, cujo conteúdo é invariável, mas perde calor com aclima, dissipando-o no ar ao seu redor.
- Sistemas isolados. Aqueles que, em certa medida, não trocam energia ou matéria com o meio ambiente. Não existem sistemas perfeitamente isolados, é claro, mas existem até certo ponto: uma garrafa térmica que contém Água quente preserva sua temperatura por um tempo, o suficiente para mantê-lo isolado por um tempo.
Leis da termodinâmica
A "lei zero" é logicamente expressa assim: se A = C e B = C, então A = B.
A termodinâmica é regida pelo que está estabelecido em seus quatro princípios ou leis fundamentais, formulados por vários cientistas ao longo da história deste. disciplina. Esses princípios ou leis são:
- Primeiro princípio, ou Lei de Conservação de Energia. Afirma que a quantidade total de energia em qualquer sistema físico isolado de seu ambiente será sempre a mesma, embora possa ser transformada de uma forma de energia para muitas diferentes. Em poucas palavras: "A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada."
- Terceiro Princípio ou Lei do Zero Absoluto. Ele determina que a entropia de um sistema que é levado ao zero absoluto será sempre uma constante definida. Isso significa que ao atingir o zero absoluto (-273,15 ° C ou 0 K), os processos dos sistemas físicos param e a entropia tem um valor mínimo constante.
- Princípio zero ou lei do equilíbrio térmico. É chamada de "lei zero" porque, embora tenha sido a última a vigorar, os preceitos básicos e fundamentais que estabelece prevalecem sobre as outras três leis. Ele determina que "se dois sistemas estiverem em Equilíbrio térmico independentemente com um terceiro sistema, eles também devem estar em equilíbrio térmico entre si ”.
Termodinâmica Química
A termodinâmica química é um campo de estudo separado, com foco na correlação entre calor e trabalho, e o reações químicas, tudo enquadrado no que é estabelecido pelos princípios da termodinâmica. Ou seja, trata-se da aplicação das leis da termodinâmica, principalmente as duas primeiras, ao mundo das reações entre substâncias e compostos, a fim de obter as chamadas "equações fundamentais de Gibbs", que regem a forma como a energia química contido nos diferentes compostos muda e é transmitido, ou como o grau de entropia do universo toda vez que ocorre uma reação espontânea.