Lei zero da termodinamica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE-ITE048
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA 
Eloá Taís Gomes Duarte - 21651832
ITACOATIARA
22/10/2020
1. INTRODUÇÃO
Os princípios da termodinâmica estão presentes na vida de todos, sem muitas vezes nem serem percebidos, o estudo dessa lei tem grande valor desde a sua descoberta e avanço durante os anos. A termodinâmica tem extrema importância na evolução da humanidade, onde o homem por necessidade de utilizar energia que não fosse a convencional, percebeu que poderia se apropriar além das energias presentes na natureza, adotando e desenvolvendo meios de transformar trabalho mecânico em energia, por meio de máquinas.
O estudo da termodinâmica surgiu da necessidade de aumentar a eficiência das máquinas térmicas. A máquina a vapor criada a partir desses conhecimentos, em meados do século XVIII foram elementos significativos para o aumento da produção e do lucro nas fábricas, tornando-se marco da primeira Revolução Industrial.
A termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações de troca entre o calor e o trabalho realizado na transformação de um sistema físico, quando esse interage com o meio externo. O estudo da termodinâmica se baseia em leis que foram estabelecidas experimentalmente: Lei Zero da Termodinâmica, Primeira, Segunda e Terceira Lei da Termodinâmica.
Lei Zero da Termodinâmica trata das condições para que dois corpos (A e B) alcancem o equilíbrio térmico com um terceiro corpo (C). Esta Lei permite a reprodução e aferição de um corpo quente ou frio, a partir de um método confiável utilizando objetos desenvolvidos para fazer tais medidas, que são chamados de termômetros.
O calor e a temperatura são distintos e tem conceitos divergentes. O calor é a energia térmica que indica a quantidade de alteração que um sistema provoca ao seu ambiente. Enquanto que a temperatura é o valor medido quando ocorre a transferência dessa energia. Já o calor específico é uma grandeza essencial que diz a respeito das trocas de energia e os fenômenos relacionados a transferência de calor entre os corpos. É através do calor específico que é possível identificar a quantidade de energia liberada por unidade de massa na diminuição da temperatura em grau.
As aplicações da Lei zero da termodinâmica estão em meio ao dia a dia de toda sociedade e presente no ambiente industrial, sendo assim este estudo tem contribuições relevantes para o entendimento de conceitos e princípios que fazem parte da rotina das pessoas, seja em casa ou no trabalho, além de permitir o avanço nos processos industriais. 
2. OBJETIVOS
Este trabalho teve por objetivo apresentar e estudar os conceitos e princípios da Lei Zero da Termodinâmica e Calor Específico, suas aplicações no dia a dia e no meio industrial, além das demonstrações das equações.
3.REVISIÃO DA LITERATURA 
A palavra Termodinâmica vem do grego therme  que quer dizer calor e dynamis que é o movimento, ramo da Física que estuda os efeitos da mudança de temperatura, volume e pressão, empregados em sistemas físicos em escala macroscópica. Segundo Halliday (2013) a termodinâmica é o estudo das leis que regem a relação entre calor e outras formas de energia. Nesse caso, pode-se dizer que a termodinâmica nada mais é que o estudo de como um sistema troca energia, em forma de trabalho e/ou calor com a vizinhança. Para Nussenzveig (1981) a termodinâmica lida com fenômenos associados aos conceitos de temperatura e calor. 
O estudo da Lei da Termodinâmica é definido experimentalmente por quatro Leis, sendo elas: Lei Zero da Termodinâmica, Primeira, Segunda e Terceira Lei da Termodinâmica. A Lei zero da termodinâmica surgiu após as primeiras leis, mas devido a sua importância na fundamentação destas, ela é chamada de "Zero", a fim anteceder as demais. Esta Lei define o conceito de Temperatura e diz a respeito de como ocorrem às trocas de calor entre os corpos. Ela está relacionada à energia interna dos materiais expressa, indiretamente, pela temperatura.
O calor e temperatura são elementos que se divergem, consequentemente possuem conceitos diferentes. Para Young (2004) a transferência de energia produzida apenas por uma diferença de temperatura denomina-se transferência de calor ou fluxo de calor, e a energia transferida desse modo denomina-se calor. Logo, o calor está relacionado com a energia que está sendo recebida ou cedida, devido a uma diferença de temperatura e que ocorre, espontaneamente, da região de maior temperatura para a região de menor temperatura. Segundo Halliday et. Al (2005) pode-se definir a temperatura como a grandeza física associada ao grau de agitação térmica das moléculas que constituem um dado meio físico.
É muito comum determinar o quente ou frio pelo contato com a pele, entretanto isso pode induzir análises erradas de temperatura. Embora isso ocorra, é a partir da observação diária dos corpos quentes e frios que se aborda o conceito de temperatura. Partindo dessas observações, definiu-se a lei zero: 
Seja um termômetro (corpo A) em contato com um copo de água (corpo B) e, por outro lado, um termômetro em contato com um copo que contém água e gelo (corpo C) obtém a mesma temperatura.
Figura 1 – Lei zero da termodinâmica 
Se A está em equilíbrio térmico com B e se A está em equilíbrio térmico com C, logo B está em equilíbrio térmico com C, embora B e C não estejam em contato. Ou seja, a temperatura desses sistemas é a mesma.
Isso ocorre quando dois corpos de temperaturas diferentes são colocados em contato. Uma vez que o calor é a energia transferida do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.
Inúmeras são as aplicações da Lei zero da termodinâmica, apresentadas em situações mais simples as mais complexas, sejam elas em casa ou no ambiente de trabalho. No dia a dia é comum se deparar com essas situações na cozinha, quando, por exemplo, você decide fazer um molho de cachorro quente e mistura o creme de leite no molho para dar uma consistência cremosa. Imagine que o molho aquecendo no fogão apresente uma temperatura de 120oC e você esquece uma colher metálica no interior da panela, a colher que acaba de ser retirada do armário a uma temperatura aproximada de 20oC, se deixada em parte imersa no molho a um tempo suficiente, entrará em equilíbrio térmico com o molho, ou seja, a colher absorverá parte da energia térmica cedida pelo molho e algumas de suas propriedades irá variar, bem como temperatura. Assim a colher terá a temperatura aumentada até que esta seja igual à do molho. Isso ocorre quando um corpo de menor energia térmica entra em contato com outro corpo de maior energia térmica, que geralmente tem a temperatura mais elevada. A tendência é que a energia térmica presente no corpo de maior temperatura flua em parte para o de menor temperatura, até que seja alcançado o equilíbrio térmico entre eles. 
Outra aplicação da Lei zero da termodinâmica vista em um ambiente industrial está presente no uso de termômetros pra controlar temperaturas como na indústria automotiva, é preciso evitar o superaquecimento dos motores. Outra aplicação é na indústria farmacêutica, onde é extremamente importante ter certeza que as medições de temperatura sejam precisas e confiáveis. Por isso, há a necessidade de avaliação de cada sistema de medição, onde o mesmo deve ser cuidadosamente projetado para satisfazer as necessidades do processo.
No estudo de termodinâmica, conceito de calor específico é útil e se faz necessário para quantificar certa quantidade de calor transferida a um sistema. Uma definição simples pode ser dada por: o calor específico é a quantidade de calor que deve ser transferida a 1g de uma substância para que a sua temperatura seja elevada em 1°C. Conforme se sabe, essa quantidade de calor varia de substância para substância e, então, o calor específico é um parâmetro que caracteriza uma dada substância (ALBUQUERQUE, et al., 1980).
Para calcular o calor específico das substâncias pode-seapresentar a equação fundamental da calorimetria (HALLIDAY e RESNICK, 2005),
 ou 
Onde: 
Q= Quantidade de calor fornecida (ou retirada do sistema) - apresenta basicamente dependência nas demais propriedades abaixo.
m= (Massa do material - g ) Quanto maior a massa de um corpo, mais energia ele poderá liberar ou absorver, de maneira que o quantidade de calor liberada ou absorvida por um corpo é diretamente proporcional à sua massa:
c = (Calor específico do material - cal /g C) A dependência com a natureza da matéria fica explicita por meio de uma propriedade física intrínseca da matéria, conhecida como calor específico.
= (Variação da temperatura - C) Quanto maior a variação de temperatura de um corpo, mais energia ele poderá liberar ou absorver, de maneira que a quantidade de calor liberada ou absorvida por um corpo é diretamente proporcional a essa variação. 
A determinação do calor específico de gases, líquidos e sólidos pode ser obtida por diferentes técnicas experimentais oriundas das mais diversas áreas da física (VUOLO e FURUKAWA,1995). 
4.CONCLUSÕES 
O estudo da termodinâmica tem grandes contribuições na evolução da humanidade, a primeira Revolução Industrial se deu pelo desenvolvimento de máquinas a vapor construídas a partir dos conhecimentos em termodinâmica. A Lei zero da Termodinâmica é vivenciada diariamente no dia a dia da sociedade, presente também nos processos das indústrias. A partir do estudo dessa lei é possível determinar a temperatura de maneira confiável por meio da aferição realizada por termômetros. Se a medição da temperatura não é precisa ou confiável, por qualquer motivo, ela pode ter um efeito negativo sobre a eficiência de um processo industrial, consumo de energia e qualidade dos produtos manufaturados. Sendo assim, percebe-se o impacto e relevância do estudo da termodinâmica, uma vez que permite obter resultados seguros e garante avanço. Assim como o estudo do calor específico é útil para termodinâmica. Portanto, compreender o comportamento das propriedades físicas da matéria implica no domínio de conhecimento que agrega valor cultural e socioeconômico à pesquisa acadêmica.
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5.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ALBUQUERQUE, W.V. et al., Manual de Laboratório de Física Ed. McGraw-Hill do Brasil, Sãoo Paulo, SP, 1a Ed. (1980).
HALLIDAY, DAVID. Fundamentos de física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica/ David Halliday, Robert Resnick, Jean Walker. Rio de Janeiro. LTC. 2013
HALLIDAY, D. e RESNICK, R., Fundamentos de Física 2, Livros Técnicos e Científicos, Ed. Rio de Janeiro, RJ, 5ª Ed. (2005).
NUSSENZVEIG, HERSH MOYSÉS. Curso de física básica, volume 2: Fluidos; Oscilações e ondas; Calor. São Paulo. Edgard Blücher. 1996.
VUOLO, J. H. e FURUKAWA, C. H. Calorímetro didático, Rev. Bras. Ens. Fis., (1995).
YOUNG, HUGH D. Física II: Termodinâmica e ondas/ Hugh D. Young, Roger A. Freedman. São Paulo. Addison Wesley. 2004.
Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/temp1.htm Acesso em: 24 out 2020.
Disponível em: https://www.sense.com.br/arquivos/produtos/arq13/Apostila_Temperatura_Rev_A.pdf Acesso em: 24 out 2020.
Disponível em: https://www.todamateria.com.br/lei-zero-da-termodinamica/ Acesso em: 24 out 2020.
Disponível em: https://www.coladaweb.com/fisica/termologia/termodinamica Acesso em: 24 out 2020.
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