Termodinâmica

O que é termodinâmica?

A termodinâmica (do termo grego , “calor” e dínamos , “potência, força”) é chamada de ramo da física que estuda as ações mecânicas do calor e outras formas semelhantes de energia . Seu estudo aborda os objetos como sistemas macroscópicos reais, por meio do método científico e do raciocínio dedutivo, atentando para extensas variáveis ​​como entropia , energia interna ou volume ; bem como variáveis ​​não extensas como temperatura , pressão ou potencial químico, entre outros tipos de magnitudes.

No entanto, a termodinâmica não oferece uma interpretação das magnitudes que estuda , e seus objetos de estudo são sempre sistemas em estado de equilíbrio, ou seja, aqueles cujas características são determináveis ​​por elementos internos e nem tanto por forças externas que atuam sobre eles. Por isso, ele considera que a energia só pode ser trocada de um sistema para outro como calor ou 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 refinaram seus sistemas e observaram a correlação entre pressão, temperatura e volume. Assim nasceram os princípios da termodinâmica.

Veja também: Calor específico

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, suas trocas de matéria 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 para classificar esses sistemas é baseado no seu grau de isolamento do meio ambiente, distinguindo assim entre:

• Sistemas abertos. Aqueles que trocam energia e matéria livremente com seu meio ambiente, como a maioria dos sistemas conhecidos fazem na vida cotidiana. Por exemplo: um carro. Você fornece combustível e ele retorna gases e calor para o meio ambiente .
• 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 não muda, mas perde calor com o  tempo , dissipando-o no ar circundante.
• 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 contendo água quente preserva sua temperatura por um tempo, o suficiente para permanecer isolada por um tempo.

Leis da termodinâmica

A termodinâmica é regida pelo que está estabelecido em seus quatro princípios ou leis fundamentais, formulados por vários cientistas ao longo da história desta 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 menos 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. Chama-se “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 estão em equilíbrio térmico independentemente de um terceiro sistema, eles também devem estar em equilíbrio térmico um com o outro.”

Mais em: Leis da termodinâmica

Termodinâmica Química

A termodinâmica química é um campo de estudo separado, focado na correlação entre calor e trabalho e reações químicas , tudo dentro da estrutura dos princípios da termodinâmica. Em outras palavras, 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 contida nos diferentes compostos muda e é transmitida, ou como o grau de entropia do universo aumenta cada vez que ocorre uma reação espontânea.