A Resenha de Termodinâmica

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO

CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE BACABAL

ENGENHARIA CIVIL BACHARELADO

PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA, FLUIDOS E ONDAS

ISMAYA ROBERTA CORREA DA SILVA OLIVEIRA

RESENHA

BACABAL- MA

2019

ISMAYA ROBERTA CORREA DA SILVA OLIVEIRA

RESENHA

Resenha sobre Termodinâmica Clássica, apresentado à disciplina Princípios de termodinâmica, fluidos e ondas, do curso de Engenharia Civil Bacharelado da Universidade Estadual do Maranhão, sob a orientação do professora Andréia Paulino da Silva.

BACABAL- MA

2019

 “Termodinâmica clássica ou termodinâmica do equilíbrio: aspectos conceituais básicos” é um artigo que fala sobre essa área especifica da física, a termodinâmica clássica, a qual é baseada em observações feitas somente do ponto de vista macroscópico, a obra também explica a evolução que houve em alguns temas do início do século XVII até meados do século XIX, incluindo a Lei Zero que foi formulada depois.

O artigo está dividido em alguns tópicos, que são: Uma síntese da evolução conceitual, Temperatura e natureza do calor, O Ciclo de Carnot e As três leis empíricas básicas. O primeiro ponto do texto inicia explicando a diferença de aproximação histórica e aproximação postulatória.

Em geral, as aproximações estabelecidas para a Termodinâmica Clássica seguem uma das duas alternativas: a aproximação histórica que faz uma descrição cronológica da evolução das idéias, conceitos e fatos e, a aproximação postulatória, na qual são formulados postulados não demonstrados “a priori”, mas que podem ter suas veracidades confirmadas “a posteriori”.

Na aproximação histórica, podemos notar o simples desejo dos cientistas, como galileu, de entender os fenômenos naturais, e para explicar eles também usavam os sentidos com referência, por exemplo, “a “água mais quente que a mão poderia resistir” ou o “frio do inverno mais severo” ou a “temperatura do corpo humano”, e com o passar do tempo essas referências também foram sendo descartadas e trocadas por outras mais objetivas e que faziam mais sentido.

Mais tarde nasceu o conceito de calorimetria, a partir de observações de diferentes materiais e suas propriedades térmicas. A lei da conservação foi aprimorada por Black, responsável pela descoberta do calor especifico.

A hipótese ingênua de Black levou a uma onda de experimentação durante a qual os calores específicos foram medidos e os resultados informados às sociedades reais florescentes. A lei de conservação foi repetidamente desafiada, mas através de experimentações mais exatas, a teoria foi ampliada para levar em conta a variação de calor específico com temperatura e, posteriormente, foram introduzidos os calores latentes para responder pelas transições de fase.

Simultaneamente a calorimetria, surge o estudo da conversão do calor em trabalho mecânico. Entra em cena a máquina a vapor que tinha como objetivo realizar essa conversão, e Carnot queria descobrir uma forma de obter um melhor rendimento para ela, sabendo que “nenhum motor pode fornecer um trabalho mecânico cujo valor energético seja superior ao do combustível queimado”.

Procurando então conceber um motor térmico que possuísse um rendimento máximo, um motor que não utilizasse nenhum contato direto entre corpos de temperaturas diferentes, Carnot imaginou aquecer e depois resfriar a matéria ativa, por compressão e dilatação, antes de pô-la em contato com a fonte quente e a fonte fria, respectivamente, de tal modo que os contatos se efetuassem entre corpos de temperaturas iguais. Tal motor representa, contudo, um limite ideal inatingível na prática. 

Além desses conceitos, a aproximação histórica é marcada por muitas outras ideias que foram idealizadas por grandes nomes da física, desde 100 a.C. a 1865, como Galileu Galilei com o termoscópio, Hooke que a ideia base para a teoria cinética dos gases, Newton, que sugeriu a escala termométrica com dois pontos de referência e observações sobre o calor, Fahrenheit, Celsius, Lavoisier, Laplace, Dalton e Joule.

No tópico sobre temperatura e calor, são explicadas as duas ideias. Temperatura é definida como “uma grandeza que define o estado térmico do corpo”. Dado esse conceito, outras questões vem à tona, “O que passa de um corpo para outro? Será a própria temperatura? Será ‘algo’ diferente da temperatura? Se não for a temperatura, o que é ou quem é este ‘algo’? Este ‘algo’ não é a temperatura, mas o calor.”. A temperatura define o estado de um corpo em determinado instante, enquanto o calor é a entidade física que se transmite de um corpo a outro.

No século XVII havia duas hipóteses acerca da natureza do calor, a teoria do calórico e a teoria mecânica do calor.

Na teoria do calórico, o calor era considerado com um fluido sutil que preenchia o interior dos corpos. Espalhado por toda a natureza, esse fluido era propagado ou conservado pelos corpos, de acordo com suas propriedades e temperaturas. Assim sendo, a temperatura media a pressão ou a densidade do calórico contido em um corpo e uma transferência de calor entre dois corpos era interpretada como um escoamento de calórico no sentido decrescente da pressão.

Para aumentar a temperatura é necessário fornecer calórico ao corpo, o que faz aumentar a repulsão dos átomos e também o volume. Havia 5 pontos a favor da teoria do calórico, porém essa teoria enfrentava uma dificuldade, a lei da conservação do calórico, que dizia que a quantidade de calórico que podia ser ‘espremida para fora’ de um corpo por atrito era ilimitada. Mesmo com essa dificuldade, ela era aceita, pois explicava muitos fenômenos, mas mesmo assim ela foi abandonada, já que ficou claro que calor era uma forma de energia que passava de um corpo a outro e deveria estar associado às energias de movimento de todos os átomos constituintes do corpo.