Logica para Computação

Leis da Termodinâmica.

Existem duas grandezas importante na termodinâmica, a temperatura e o calor.
A temperatura está associada a velocidade de vibração das moléculas dentro de um corpo, quanto maior a vibração das moléculas, maior sua temperatura e vice-versa.

A segunda grandeza importante é o calor que está relacionado a transição de energia interna.

Como medir a temperatura?
        Existem alguns instrumentos que ajudam nessa medição, por exemplo, tempos um recipiente que contém um gás e um manômetro que mede a pressão. Para medir a temperatura usando a pressão de um gás temos que assumir que o gás esteja na mesma temperatura do ambiente externo, e considerar que quanto menor for a pressão de um gás, menor é a sua temperatura, e ao passo que aumenta a temperatura aumenta também a pressão. Sabendo dessas informações podemos então criar escalas que relacionam determinados valores de pressão a determinados valores de temperatura.

• Lei Zero da termodinâmica.

         A lei zero é a lei que define a temperatura. Podemos imaginar um experimento com 3 corpos com temperaturas distintas. O corpo 1 está separado do corpo 2 por um material isolante e os corpos 1 e 2 estão separados do corpo 3 por um material condutor.

         Assim temos que o corpo 1 e o corpo 2 conseguem trocar calor com o corpo 3 pois estão ligados por um material condutor, mas o corpo 1 e o corpo 2 não conseguem trocar calor diretamente entre si.

         Podemos dizer então que o corpo 3 está simultaneamente e equilíbrio térmico com os corpos 1 e 2.
        A Lei Zero afirma que mesmo que o corpo 1 não troque calor com o corpo 2 se eles estiverem simultaneamente em equilíbrio térmico com um 3º corpo podemos afirmar que o corpo 1 está em equilíbrio térmico com o corpo 2.

• Primeira Lei da Termodinâmica.

Imagine uma transformação isobárica onde um gás em um cilindro que possui um êmbolo recebe uma quantidade de calor de 50J e realiza um trabalho igual a 10J.

Esta diferença de energia é exatamente a variação da energia interna do sistema, ou seja, ΔU=Q-W, que nesse caso é igual a 40J.
A energia absorvida pelo gás aumenta a energia cinética de suas moléculas e portanto a sua energia interna.

A formula ΔU=Q-W traduz a Primeira Lei da Termodinâmica, que diz que a variação da energia interna do sistema é dada pela diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado no processo termodinâmico.

• Segunda Lei da Termodinâmica.

Basicamente quando fala de segunda lei da termodinâmica, vai estar falando de maquinas térmicas. Máquina térmica é toda máquina que funciona por calor, para que tenha uma máquina térmica é necessário que tenha duas fontes, uma que chamamos de fonte quente e outra fonte fria, lembrando que para gerar calor são necessárias as duas fontes. Onde for fonte quente usamos QQ (energia da fonte quente) por exemplo um motor de um carro onde faz a combustão é a energia da fonte quente que é distribuída para o motor.

Associada a energia da fonte quente temos o que chamamos de TQ (temperatura quente), a partir do momento que essa energia entra na máquina térmica faz com que o carro por exemplo entre em movimento, então houve uma mudança de energia de calor para uma forma de energia então o carro entra em movimento a partir da energia que veio da fonte se transformou em trabalho (T).

Já a parte da energia da fonte quente é repelida pela fonte fria, QF (Energia da Fonte Fria), é associada a temperatura da fonte fria (TF). Em equação podemos usar: QQ=T+QF, esta equação relaciona a energia da fonte quente, a realização do trabalho e a energia repelida para fonte fria.

Quando se fala de rendimento será lembrado da capacidade que a máquina tem de realizar trabalho com a energia que foi fornecida. Rendimento é uma análise da energia útil divido pela energia que poderia ter usado, assim temos: ƞ = T/QQ = QQ - QF / QQ = ƞ = 1 – QF / QQ.

         Com relação ao ciclo de Carnot, foi idealizado que não há variação entre a entropia com o universo. Existe os processos de entropia irreversíveis e os reversíveis, onde os irreversíveis são os que a temperatura aumentam e nos reversíveis a entropia se mantem constante. A idealização Carnot foi no sentido de criar um ciclo em que não há variação de entropia, é um ciclo que tem duas transformações, as exotérmicas (temperaturas constantes), a Adiabáticas (Não há troca de calor Q = 0), usamos no ciclo de Carnot a seguinte equação: ƞ = 1 - T2 / T1, onde T2 é a temperatura absoluta da fonte de resfriamento e T! é a temperatura absoluta da fonte de aquecimento.

        Contudo podemos concluir que é impossível construir uma máquina que tenha um rendimento de cem por cento.

        

• A terceira lei da termodinâmica

Esta lei diz que, quando um sistema se aproxima da temperatura do zero absoluto, todos os processos cessam, e a entropia tem como um valor mínimo. A lei, portanto, fornece um ponto de referência para a determinação do valor da entropia. A equação proposta é  [pic 1] onde ΔS é a variação de entropia e [pic 2] é a temperatura.
            De forma simples, a terceira lei afirma que a entropia de um cristal perfeito se aproxima de zero conforme a temperatura (em escala absoluta) também se aproxima de zero.  Essa lei providencia um ponto de referência absoluto para a determinação de entropia. A entropia, a partir deste ponto, é entropia absoluta.

Dilatação.

         Quando se fornece calor para um corpo as moléculas que estão nesse corpo começam a se agitar, com isso precisamos de mais espaço para que se movimentem.

         A dilatação linear é aquela em que ocorre variação em apenas uma dimensão, ou seja, o comprimento do material. Imagine que uma barra de metal de comprimento Li à temperatura ti, é aquecida até uma determinada temperatura tf. O que se percebe é que a barra, após o aquecimento, não tem mais o mesmo comprimento, ou seja, ela sofreu uma variação na sua dimensão, no seu comprimento, ela se dilatou.