Prepare-se para o Enem sabendo tudo sobre as termodinâmicas, ondas na física e mais! Confira as videoaulas, resumo, faça os exercícios que preparamos para você e prepare-se.
Termodinâmica é a área da física que estuda, investiga as leis, causas, processos e efeitos que regem as relações entre calor, trabalho, pressão, volume e outras formas de transformações de energia, mais especificamente as mudanças de energia que a disponibilizem para a realização de trabalho.
Primeira Lei da Termodinâmica
A Primeira Lei da Termodinâmica se relaciona com o princípio da conservação da energia. Isso quer dizer que a energia em um sistema não pode ser destruída nem criada, somente transformada.
Quando uma pessoa usa uma bomba para encher um objeto inflável, ela está usando força para colocar ar dentro do objeto. Isso significa que a energia cinética faz o pistão abaixar. No entanto, parte dessa energia se transforma em calor, que é perdida para o meio.
A fórmula que representa a primeira lei da termodinâmica é a seguinte:
Segunda Lei da Termodinâmica
As transferências de calor ocorrem sempre do corpo mais quente para o corpo mais frio, isso acontece de forma espontânea, mas o contrário não. O que significa dizer que os processos de transferência de energia térmica são irreversíveis.
Desse modo, pela Segunda Lei da Termodinâmica, não é possível que o calor se converta integralmente em outra forma de energia. Por esse motivo, o calor é considerado uma forma degradada de energia.
Terceira Lei da Termodinâmica
A Terceira Lei da Termodinâmica surge como uma tentativa de estabelecer um ponto de referência absoluto que determine a entropia. A entropia é, na verdade, a base da Segunda Lei da Termodinâmica.
Nernst, o físico que a propôs, concluiu que não era possível que uma substância pura com temperatura zero apresentasse a entropia num valor aproximado a zero.
Por esse motivo, trata-se de uma lei polêmica, considerada por muitos físicos como uma regra e não uma lei.
Sistemas termodinâmicos
Em um sistema termodinâmico pode haver um ou vários corpos que se relacionam. O meio que o envolve e o Universo representam o meio externo ao sistema. O sistema pode ser definido como: aberto, fechado ou isolado.
Quando o sistema é aberto, há transferência de massa e energia entre o sistema e o meio externo. No sistema fechado há apenas transferência de energia (calor), e quando é isolado não há trocas.
Comportamento dos gases
O comportamento microscópico dos gases é descrito e interpretado de forma mais fácil do que nos outros estados físicos (líquido e sólido). É por isso que os gases são mais usados nesses estudos.
Nos estudos termodinâmicos são usados gases ideais ou perfeitos. É um modelo no qual as partículas se movem de forma caótica e interagem apenas nas colisões. Além disso, se considera que essas colisões entre as partículas, e delas com as paredes do recipientes, são elásticas e duram por pouquíssimo tempo.
Em um sistema fechado, o gás ideal pressupõe um comportamento que envolve as seguintes grandezas físicas: pressão, volume e temperatura. Essas variáveis definem o estado termodinâmico de um gás.
A pressão (p) é produzida pelo movimento das partículas do gás dentro do recipiente. O espaço ocupado pelo gás no interior do recipiente é o volume (v). E a temperatura (t) está relacionada com a energia cinética média das partículas do gás em movimento.
Energia interna
A energia interna de um sistema é uma grandeza física que ajuda a medir como ocorrem as transformações pelas quais um gás passa. Essa grandeza está relacionada com a variação da temperatura e da energia cinética das partículas.
Um gás ideal, formado por apenas um tipo de átomo, possui energia interna diretamente proporcional à temperatura do gás. Isso é representado pela fórmula a seguir:
