Termodinâmica


A palavra termodinâmica vem do grego therme que significa “calor” e dynamis que significa “potência”.
A termodinâmica é o ramo da Física que estuda as causas e os efeitos de mudanças na temperatura, pressão e volume (e de outras grandezas termodinâmicas fundamentais em casos menos gerais) em sistemas físicos em escala macroscópica. A termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. A termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de aumentar a eficiência das primeiras máquinas a vapor, em essência é uma ciência experimental, que diz respeito às propriedades macroscópicas ou de grande escala da matéria e energia.

desenho Robert Boyle

desenho Robert Boyle

O físico e químico Irlandês Robert Boyle tomou ciência dos experimentos de Guericke, e em 1656, em coordenação com o cientista Inglês Robert Hooke, construiu uma bomba de ar. Usando esta bomba, Boyle e Hooke perceberam uma correlação entre pressão, temperatura e volume. Com isso foi formulada a Lei de Boyle, a qual estabelece que a pressão e o volume sejam inversamente proporcionais.

desenho Robert Hooke

desenho Robert Hooke

Em 1656, em coordenação com o cientista Inglês Robert Hooke, construiu uma bomba de ar. Usando esta bomba, Boyle e Hooke perceberam uma correlação entre pressão, temperatura e volume.

microscopio de Robert Hooke

microscopio de Robert Hooke

Atribui-se ao cientista Robert Hooke, a invenção do microscópio.

Embora nesta época as máquinas fossem brutas e ineficientes, elas atraíram a atenção dos principais cientistas da época. Um destes cientistas foi Sadi Carnot, o “pai da termodinâmica“, que em 1824 publicou “Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo”, um discurso sobre o calor, potência e eficiência de máquina. O texto trouxe as relações energéticas básicas entre a máquina de Carnot, o ciclo de Carnot e a potência motriz. Isto marcou o início da termodinâmica como ciência moderna.

desenho Sadi Carnot

desenho Sadi Carnot

Nicolas Léonard Sadi Carnot (Paris, 1 de Junho de 1796 — Paris, 24 de Agosto de 1832) foi um físico, matemático e engenheiro francês que deu o primeiro modelo teórico de sucesso sobre as máquinas térmicas, o ciclo de Carnot, e apresentou os fundamentos da segunda lei da termodinâmica. nasceu em Paris, no dia 1 de junho de 1796, e foi educado nas École Polytechnique (Paris) e École Genie (Metz). Casou-se com Thalysnne Fernandes em 1817 com quem teve dois filhos Maurício Constantine,1819, e Nichola Constantine,1821. Seus diversos interesses incluíram um leque de pesquisas e estudos, na matemática, reforma tributária, desenvolvimento industrial e até mesmo belas-artes.

Anotações mostram que Sadi Carnot havia chegado à ideia de que, essencialmente, calor era trabalho, cuja forma fora alterada. Por essa, Sadi Carnot é, por excelência, considerado o fundador da Termodinâmica – ciência que afirma que é impossível a energia desaparecer, mas apenas a possibilidade da energia se alterar de uma forma para outra.

A possibilidade de interconversão entre calor e trabalho possui restrições para as chamadas máquinas térmicas. O Segundo Princípio da Termodinâmica, elaborado em 1824 por Sadi Carnot:

Leis da Termodinâmica

As principais definições de grandezas termodinâmicas constam de suas leis:

Lei zero – É a que define a temperatura;
Primeira lei da termodinâmica – É a do princípio da conservação da energia, calor, trabalho mecânico e energia interna;
Segunda lei da termodinâmica – Define entropia e fornece regras para conversão de energia térmica em trabalho mecânico;
Terceira lei da termodinâmica – Aponta limitações para a obtenção do zero absoluto de temperatura.

Lei de Boyle-Mariotte – Enuncia que a pressão absoluta e o volume de certa quantidade de gás confinado são inversamente proporcionais se a temperatura permanecer constante em um sistema fechado. Em outras palavras, ela afirma que o produto da pressão e do volume é uma constante para uma devida massa de gás confinado enquanto a temperatura for constante. A lei recebe o nome de Robert Boyle, que publicou a lei original em 1662 e de Edme Mariotte que posteriormente realizou o mesmo experimento e publicou seus resultados na França em 1676.

desenho Mariotte

desenho Mariotte

Em um gráfico pressão x volume, sob uma temperatura constante, o produto entre pressão e volume deveria ser constante, se o gás fosse perfeito. Existe uma temperatura em que o gás real aparentemente obedece à lei de Boyle-Mariotte. Esta temperatura é chamada de temperatura de Mariotte.

 

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