Termodinâmica: Leis, O que é, Formulas

Conhecida como uma das principais áreas da física, a termodinâmica foi inicialmente desenvolvida para o aprimoramento de máquinas durante o período da Revolução Industrial. Até hoje a termodinâmica está presente em máquinas, como refrigeradores, motores de carros, dentre outros equipamentos.

Abaixo, você confere tudo sobre as leis da termodinâmica e suas formulas.

O que é termodinâmica

Na física, a termodinâmica engloba o estudo das relações de transferência entre, energia, trabalho e calor, analisando o processo e a quantidade de calor em um determinado processo físico.

Em resumo, as leis da termodinâmica servem para saber como o calor se transforma e trabalho ou vice-versa.

A  Termodinâmica (do grego therme = calor e dynamis =movimento) é o ramo da Física que estuda os efeitos da mudança de temperatura, volume e pressão, empregados em sistemas físicos em escala macroscópica. (UFRGS)

termodinâmica

Leis da termodinâmica

Conheça as três leis da termodinâmica.

Lei zero da termodinâmica

Nesta lei se estuda as condições para obter equilíbrio térmico, como materiais que podem aumentar ou diminuir a condutividade térmica. De acordo com a lei zero da termodinâmica, se um corpo (A) está em equilíbrio térmico em contato com o corpo (B), uma vez que o corpo (A) também está em equilíbrio térmico com o corpo (C), logo o corpo (B) também estará em contato com o corpo (C).

Portanto, quando dois corpos entram em contato, mesmo com temperaturas diferentes, o que estiver mais quente transmitirá calor para o mais frio, proporcionando o equilíbrio térmico.

Primeira lei da termodinâmica

A primeira lei da termodinâmica tem como foco a conservação de energia, tendo em vista que ela não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. Quando uma bomba é usada para encher um pneu, por exemplo, ela precisa da força humana para encher a câmara de ar. Contudo, parte dessa energia utilizada se perde, pois é transformada em calor.

Segunda lei da termodinâmica

Aplicada no processo de transferência de energia, a segunda lei da termodinâmica defende o ponto de vista em que o corpo mais quente é capaz de transferir energia para o corpo mais frio, porém o mesmo não ocorre ao contrário. Ou seja, os processos de transferência térmica são irreversíveis.

Além disso, com base nesta lei, o calor é uma forma degradada de energia, pois ele não se converte em nenhuma outra forma.

Confira, abaixo, as fórmulas e exercícios da termodinâmica com base em cada uma das leis:

Exercícios e fórmulas da termodinâmica

Confira alguns exercícios que vão te ajudar a estudar sobre as leis da termodinâmica:

1. Exercício

1 – Um cilindro com êmbolo móvel contém um gás à pressão de 4,0.104N/m2. Quando é fornecido 6 kJ de calor ao sistema, à pressão constante, o volume do gás sofre expansão de 1,0.10-1m3. Determine o trabalho realizado e a variação da energia interna nessa situação.

Dados: = 4,0.10N/m2= 6KJ ou 6000 J ΔV = 1,0.10-1 mT = ? ΔU = ?

Etapa 1: Calcular o trabalho com os dados do problema.

T = P. ΔV T = 4,0.104. 1,0.10-1 T = 4000 J

Etapa 2: Calcular a variação da energia interna com o novo dado obtido (4000 J)

Q = T + ΔU ΔU = Q – T ΔU = 6000 – 4000 ΔU = 2000 J

O trabalho realizado é de 4000 J e a variação da energia interna é de 2000 J.

2. Exercício

2 – (Texto do Enem 2011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso quer dizer que há vazamento da energia em outra forma.

Segundo o enunciado, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes da:

  1. a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
    b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
    c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
    d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
    e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.

Resposta: alternativa C, pois a conversão integral de calor em trabalho ser impossível.

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