SEGUNDA LEI DA TERMODINAMICA

INTRODUÇÃO

A primeira lei da termodinâmica nada mais é que o princípio da conservação de energia e, apesar de ser estudado para os gases, pode ser aplicado em quaisquer processos em que a energia de um sistema é trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho. Essa é a essência da chamada Primeira Lei da Termodinâmica. Ela pode ser formulada, de forma simples, nos seguintes termos:"Em todo processo natural, a energia do universo se conserva."

OBJETIVO

Esclarecer o significado da primeira lei da termodinâmica .

Objetivo específico

A primeira lei da termodinâmica nada mais é que o principio da conservação de energia.

Sendo assim temos que entenderque :

Em física, a lei ou princípio da conservação de energia estabelece que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante.

Um modo informal de enunciar essa lei é dizer que energia não pode ser criada nem destruída: a energia pode apenas transformar-se.

Então, apesar da primeira lei da termodinâmica ser estudado para os gases, pode ser aplicado em quaisquer processos em que a energia de um sistema é trocado com o meio externo na forma de calor e trabalho.

Quando fornecemos a um sistema certa quantidade de energia Q, esta energia pode ser usada de duas maneiras:

1. Uma parte da energia pode ser usada para o sistema realizar um trabalho (t), expandindo-se ou contraindo-se, ou também pode acontecer de o sistema não alterar seu volume (t = 0);

2. A outra parte pode ser absorvida pelo sistema, virando energia interna, ou seja, essa outra parte de energia é igual à variação de energia (ΔU) do sistema. Se a variação de energia for zero (ΔU = 0) o sistema utilizou toda a energia em forma de trabalho.

ΔU= Q - t

Assim temos enunciada a primeira lei da termodinâmica: a variação de energia interna ΔU de um sistema é igual a diferença entre o calor Q trocado com o meio externo e o trabalho t por ele realizado durante uma transformação.

Aplicando a lei de conservação da energia, temos:

ΔU= Q - t à Q = ΔU + t

* Q à Quantidade de calor trocado com o meio:

Q > 0o sistema recebe calor;

Q < 0 o sistema perde calor.

* ΔU à Variação da energia interna do gás:

ΔU > 0a energia interna aumenta, portanto, sua temperatura aumenta;

ΔU < 0 a energia interna diminui, portanto, sua temperatura diminui.

* t à Energia que o gás troca com o meio sob a forma de trabalho:

t > 0o gás fornece energia ao meio, portanto, o volume aumenta;

t < 0 o gás recebe energia do meio, portanto, o volume diminui.

Os sistemas

A termodinâmica está baseada em experimentos nos quais a energia é transformada de um aforma para outra e transferida de um lugar ao outro. O sistema é a parte do universo que estamos observando e estudando. As vizinhanças são a parte externa do sistema e de onde fazemos as observações e as medidas.

O tipo de sistema depende das características da fronteira entre o sistema e suas vizinhanças. Se a matéria pode ser transferida através da fronteira entre o sistema e as suas vizinhanças, o sistema é classificado como aberto. Se a matéria não pode passar através das fronteiras, o sistema é fechado. Um sistema isolado não tem contato mecânico nem térmico com suas vizinhanças.

A energia e o trabalho

A propriedade fundamental da termodinâmica é o trabalho. Ele é realizado quando

um peso é levantado contra a força da gravidade. Um exemplo de trabalho é a expansão de um gás que empurra um pistão e provoca a elevação de um peso. A energia de um sistema é sua capacidade de efetuar trabalho. Quando se efetua trabalho sobre um sistema a capacidade do sistema de efetuar trabalho aumenta, de modo que a energia do sistema aumenta. Quando o sistema efetua trabalho, há redução da energia do sistema, diminuindo a capacidade de efetuar trabalho. Quando a energia de um sistema se altera como resultado da temperatura entre o sistema e suas vizinhanças, se diz que a energia foi transferida na forma de calor. Uma fronteira permeável à passagem de energia na forma de calor é chamada diatérmica. Uma fronteira que não permite esse tipo de transferência é chamada adiabática.

Um processo exotérmico é um processo que libera energia na forma de calor. Um processo endotérmico é aquele que absorve energia na forma de calor.

Geralmente, a energia interna de um sistema modifica-se como resultado de ambos, trabalho e calor. Portanto, a variação de energia interna de um sistema é o resultado de ambas espécies de transferências, expressa por:

Podemos quantificar as afirmações sobre transferência de calor e trabalho realizado em sistemas térmicos, combinando-os em uma expressão, a primeira lei da termodinâmica. Ela nos diz que a energia interna do sistema (por exemplo, um gás ideal) é relacionada ao trabalho realizado sobre o ambiente e ao calor transferido ao sistema

UA - UB = - WA-->B + QA-->B

As funções de estado

A função de estado é uma propriedade com um valor que depende somente do estado atual do sistema e é independente da maneira