Princípios da Termodinâmica
Autor: Amarildo, Andra, Bruno, Jefferson, Luiz de França, Paulo e Silas | Publicado: 2013-01-18T10:24:00-08:00


A termodinâmica estuda as relações entre o
 calor trocado e o trabalho realizado num processo físico, que envolve 
uma massa de gás e o meio externo, ou seja, o meio ambiente. 

Primeira Lei da Termodinâmica 

Também chamado de primeiro princípio da termodinâmica, essa lei é 
conhecida como o Princípio da Conservação da Energia. Para todo e 
qualquer sistema termodinâmico há uma função característica, que é 
conhecida como energia interna. Sabendo disso podemos enunciar essa 
primeira lei da seguinte maneira: a variação da energia interna entre 
dois sistemas pode ser determinada pela diferença entre a quantidade de 
calor e o trabalho trocado com o meio ambiente. Matematicamente essa lei
 pode ser escrita da seguinte forma:

ΔU = Q – T

Onde:

Q é a quantidade de calor recebida ou cedida;
T é o trabalho realizado pelo sistema ou que é realizado sobre o mesmo;
ΔU é a variação da energia interna do sistema.


Essa lei tem aplicação prática em três 
transformações particulares de um gás perfeito. Lembrando que um gás 
perfeito ou ideal é um modelo idealizado para o comportamento de um gás,
 o qual obedece às leis de Gay Lussac, lei de Boyle Mariotte e a lei de 
Charles. 

- Transformação Isotérmica 

Essa transformação ocorre, como o próprio nome indica, à temperatura 
constante, de modo que a variação da energia interna do gás é igual a 
zero, pois a energia interna inicial é igual à energia interna final, ΔU
 = 0. Dessa forma, fica que a quantidade de calor do sistema é igual ao 
trabalho realizado pelo mesmo, ou seja, Q = T. 

- Transformação Isovolumétrica 

Essa é um tipo de transformação de um gás perfeito que ocorre a um 
volume constante, ou seja, o volume do gás permanece o mesmo durante 
todo processo termodinâmico. Sendo o volume constante podemos concluir 
que o trabalho é igual a zero, dessa forma temos que a equação que 
descreve a primeira lei da termodinâmica fica do seguinte modo:

ΔU = Q



- Transformação Adiabática 

Nessa transformação o gás não troca calor com o meio externo, seja 
porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre 
suficientemente rápido de forma que o calor trocado possa ser 
considerado desprezível, ou seja, Q = 0. Em uma 
expansão adiabática o volume do gás aumenta, a pressão diminui e a 
temperatura diminui. Já na compressão adiabática ocorre que o volume 
diminui, a pressão e a temperatura aumentam. Essa transformação pode ser
 percebida nos sprays de desodorante em geral. 

Segunda Lei da Termodinâmica 

Essa lei foi enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, e estabelece 
restrições para a conversão de calor em trabalho, realizadas pelas 
máquinas térmicas. Segundo Carnot, para que ocorra conversão contínua de
 calor em trabalho, uma máquina térmica deve realizar ciclos contínuos 
entre a fonte quente e a fonte fria, as quais permanecem em temperaturas
 constantes. A cada ciclo realizado é retirada uma quantidade de calor 
da fonte quente, parte desse calor é convertida em trabalho e a outra 
parte é rejeitada para a fonte fria. As muitas máquinas que vemos 
diariamente como, por exemplo, o motor de uma geladeira ou um motor de 
um veículo automotivo, são máquinas térmicas, pois elas realizam o 
processo de conversão de calor em trabalho, operando sempre em ciclos 
como o descrito por Carnot.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola