Termodinâmica

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UNIVERSIDADE ABERTA ISCED 
FACULDADE DE CIÊNCIAS DE EDUCAÇÃO 
CURSO DE LICENCIATURA EM ENSINO DE BIOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Termodinâmica 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome da Estudante: Celina dos Santos João, código: 81230612 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nampula, Novembro de 2023 
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UNIVERSIDADE ABERTA ISCED 
FACULDADE DE CIÊNCIAS DE EDUCAÇÃO 
CURSO DE LICENCIATURA EM ENSINO DE BIOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Termodinâmica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome da Estudante: Celina dos Santos João, código: 81230612 
 
 
 
 
Nampula, Novembro de 2023 
Trabalho de campo da disciplina de Física a 
ser submetido na coordenação do curso de 
Licenciatura em Ensino de Biologia da 
UnISCED. 
Tutores: MA. Chadido Lacerda Diogo 
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Índice 
Introdução ........................................................................................................................................ 3 
1. Termodinâmica......................................................................................................................... 4 
1.1. Leis da Termodinâmica ........................................................................................................ 4 
1.1.1. Primeira Lei da Termodinâmica ....................................................................................... 4 
1.1.2. Segunda Lei da Termodinâmica ....................................................................................... 5 
1.1.3. Lei Zero da Termodinâmica ............................................................................................. 6 
1.1.4. Terceira Lei da Termodinâmica ........................................................................................ 7 
Conclusão ........................................................................................................................................ 9 
Referências Bibliograficas ............................................................................................................. 10 
 
 
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Introdução 
O presente trabalho tem como tema: Termodinâmica, importa antes referir que a termodinâmica é o 
ramo da física que lida com as relações entre calor, trabalho e outras formas de energia em sistemas 
físicos. Ela é uma disciplina fundamental que descreve como os sistemas respondem às mudanças de 
temperatura, pressão e volume, entre outras variáveis. 
As leis da termodinâmica são: Primeira lei, que é conhecida como a lei da conservação da energia, 
afirma que a energia total em um sistema isolado permanece constante podendo ser transformada de 
uma forma para outra. Segunda lei, incluí princípios como o aumento da entropia em sistemas 
isolados e a impossibilidade de criar máquinas térmicas com eficiência de 100%. 
Neste contexto, os obejectivos traçados para o seguinte trabalho, são: 
Objectivo Geral: 
 Conhecer as leis da termodinâmica. 
Objectivos específicos: 
 Identificar as leis da termodinâmica; 
 Descrever as leis da termodinâmica. 
 
No que se refere às metodologias usadas à quando da realização do presente trabalho, usou-se a 
pesquisa bibliográfica baseada em obras de referência que foram devidamente citadas ao longo do 
presente trabalho. 
 
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1. Termodinâmica 
A termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. Busca compreender 
as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor trocadas e os trabalhos 
realizados em um processo físico, de acordo com Bassi (2006) a termodinâmica: 
“é o estudo das leis que regem as relações entre calor, trabalho e 
temperatura, bem como as transformações sofridas pela energia. A 
termodinâmica estuda o intercâmbio de energia entre sistemas 
macroscópicos, formados por um grande número de partículas, como 
os gases, fluidos e sólidos, recorrendo à análise de importantes grandezas 
físicas, como pressão, volume e temperatura”. 
“a ciência termodinâmica foi inicialmente desenvolvida por pesquisadores que buscavam uma forma 
de aprimorar as máquinas, no período da Revolução Industrial, melhorando sua eficiência”, (Stephen, 
1988). 
Esses conhecimentos se aplicam actualmente em várias situações do nosso cotidiano. Por exemplo, 
máquinas térmicas e refrigeradores, motores de carros e processos de transformação de minérios e 
derivados do petróleo 
1.1. Leis da Termodinâmica 
As leis fundamentais da termodinâmica regem o modo como o calor se transforma em trabalho e 
vice-versa. 
1.1.1. Primeira Lei da Termodinâmica 
O que tratamos como 1ª Lei da Termodinâmica é uma expressão do Princípio da Conservação da 
Energia. De maneira aplicada a um sistema - que pode ser uma amostra de gás. 
 “Esse princípio determina que a energia interna de um sistema equivale à 
diferença entre o calor recebido ou cedido pelo gás e o trabalho que ele 
executa. Quando um gás ganha calor, sua temperatura aumenta, aumentando 
também sua energia interna, devido ao aumento da sua temperatura. Como 
a temperatura aumenta, o gás tem seu volume aumentado também e 
consequentemente realiza um trabalho de deslocar as paredes do recipiente 
em que se encontra”, (Bassi, 2006). 
Na perspectiva de Nussenzveig (2015), “o conceito de energia mecânica e sua conservação como 
consequência das leis de Newton já era conhecido desde o séc. XVIII. O que não era sabido antes do 
estabelecimento da primeira lei da termodinâmica era que esses conceitos de energia mecânica e sua 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/calor.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/trabalho-um-gas.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/conceito-caracteristicas-dos-gases.htm
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conservação poderiam ser estendidos para todos os sistemas físicos, assim constituindo uma 
propriedade física universal”. 
Segundo José (2010), “a fórmula que representa a primeira lei da termodinâmica é a seguinte”: 
Q = τ + ∆U 
Onde: 
Q = quantidade de calor; 
τ = trabalho; 
∆U = variação da energia interna. 
Alguns autores utilizam a letra W para designar trabalho, assim como, expressar a fórmula assim: 
∆U=Q – W. 
Segundo Mayer, “para manter a temperatura corporal constante, a produção de calor corporal é maior 
nas regiões mais frias o que causa a maior diferença de coloração entre o sangue arterial e o sangue 
venoso, fato que explicaria esta diferença ser menor nas regiões de clima quente”, (Nóbrega, 2009). 
Continuando a pensar a respeito, Mayer imaginou que existe uma associação entre o alimento 
ingerido e as quantidades de calor que podem ser produzidas pelo ser vivo, seja como calor corporal 
ou produzido por esforço mecânico deste mesmo ser. 
Em 1841, Mayer enviou suas ideias ao editor de uma revista de divulgação científica, mas seu 
trabalho não foi aceito para publicação por conter erros em conceitos considerados básicos como 
queda de corpos e adição vetorial de forças. 
1.1.2. Segunda Lei da Termodinâmica 
As transferências de calor ocorrem sempre do corpo mais alta para o corpo com a temperatura mais 
fria, isso acontece de forma espontânea, mas o contrário não. O que significa dizer que os processos 
de transferência de energia térmica são irreversíveis. 
Na perspectiva de Van Wylen; Sonntag & Borgnakke (2003): 
A segunda lei, “determina que o calor sempre flui de um corpo ou 
ambiente de temperatura mais alta para outro onde a temperatura está 
mais baixa, até que todos os componentes do sistema estejam com a 
mesma temperatura. Com isso, ocorre o aumento da entropia do 
sistema, sendo que entropia é a medida de caos ou desordem dos 
seus componentes”. 
https://www.preparaenem.com/fisica/entropia.htm
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Desse modo, pela segunda lei da termodinâmica, não é possível que o calor se converta integralmente 
em outra forma de energia. Por esse motivo, o calor é considerado uma forma degradada de energia. 
“O físico e matemático Rudolf Clausius afirmou que o fluxo de condução de calor ocorre do corpo 
de temperaturamais alta para o corpo de temperatura mais baixa, sendo assim, não é natural ocorrer 
o processo inverso, para tanto, é necessário realizar um trabalho sobre esse sistema”, (Nussenzveig, 
2015). Com isso, ele enunciou: 
“é impossível realizar um processo cujo único efeito seja transferir calor de um corpo mais frio para 
um corpo mais quente”. 
Já o físico-matemático William Thomson, conhecido como lorde Kelvin, juntamente às contribuições 
do físico Max Planck, afirmou “a impossibilidade de os dispositivos térmicos terem uma eficiência 
de 100%, pois sempre haverá perda de calor”, (Stephen, 1988). 
Em termos matemáticos, a formula estabelecida para determinar o fluxo da condução do calor é: 
∆S ≥ Q3 / T3 – Q1 / T1 
Onde: 
∆S é a variação da entropia do sistema; 
Q3 é o calor retirado da fonte quente; 
T3 é a temperatura da fonte quente; 
Q1 é o calor rejeitado para a fonte fria, e; 
T1 é a temperatura da fonte fria. 
1.1.3. Lei Zero da Termodinâmica 
A Lei Zero da Termodinâmica trata das condições para a obtenção do equilíbrio térmico. Dentre essas 
condições podemos citar a influência dos materiais que tornam a condutividade térmica maior ou 
menor. 
Segundo Bassi (2006), “a lei zero da Termodinâmica foi nomeada dessa forma pelo físico Ralph H. 
Fowler (1889-1944), que a considerava a lei fundamental da Termodinâmica, já que por meio dela 
foi possível conceitualizar a grandeza física da temperatura, que é necessária para a primeira e a 
segunda lei da Termodinâmica”. 
Segundo essa lei: 
1. se um corpo A está em equilíbrio térmico em contacto com um corpo B e; 
https://www.todamateria.com.br/segunda-lei-da-termodinamica/
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2. se esse corpo A está em equilíbrio térmico em contacto com um corpo C, logo; 
3. B está em equilíbrio térmico em contacto com C. 
“Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contacto, aquele que estiver 
mais quente irá transferir calor para aquele que estiver mais frio. Isso faz com que as temperaturas se 
igualem chegando ao equilíbrio termico”, (Nussenzveig, 1983). 
Ela pode ser enunciada como: 
“Dois sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro estão em equilíbrio térmico entre si”. 
Contudo, como ela foi formulada em meados de 1930, posteriormente às duas primeiras leis da 
Termodinâmica, não teria como ela ser chamada de primeira lei da Termodinâmica, sendo então 
criada a nomenclatura “lei zero”. 
1.1.4. Terceira Lei da Termodinâmica 
A terceira lei da Termodinâmica surge como uma tentativa de estabelecer um ponto de referência 
absoluto que determine a entropia. A entropia é, na verdade, a base da Segunda Lei da 
Termodinâmica. 
A lei é expressa da seguinte maneira: Lim (T → 0 K) S = 0 
De acordo com Bassi (2006), “a terceira lei da termodinâmica, conhecida por teorema de Nernst ou 
postulado de Nernst, é uma lei desenvolvida pelo físico-químico Walther Nernst (1864 -1941), entre 
1906 e 1912, que compõe o conjunto de leis da termodinâmica”. 
Em 1912, Nernst enunciou a terceira lei da termodinâmica como: 
É impossível um sistema atingir o zero absoluto (zero kelvin ou -273 °C). Nessa temperatura, todas 
as partículas que compõem o gás estão em repouso, consequentemente a entropia chega muito 
próximo de ser nula. 
De acordo com essa lei, “quando aproximamos um sistema da temperatura 
do zero absoluto em Kelvin, a entropia (grau de desordem de um sistema) 
terá o seu menor valor, fazendo com que todos os processos envolvidos 
cessem suas actividades, possibilitando a identificação do ponto de 
referência em que é possível determinar a entropia. No caso das máquinas 
térmicas, ao atingir-se o zero absoluto, elas conseguiriam converter toda a 
sua energia térmica (calor) em trabalho, sem perdas”, (José, 2010). 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/termodinamica.htm
https://www.preparaenem.com/fisica/zero-absoluto.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquina-termicaaplicacao-segunda-lei-termodinamica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquina-termicaaplicacao-segunda-lei-termodinamica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-termica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho-uma-forca.htm
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Para entendermos melhor, o conceito de entropia é introduzido, na segunda lei da termodinâmica, 
como o grau de movimentação e vibração das moléculas de um sistema; quanto maior for a 
possibilidade de movimentação, maior será a entropia. 
Por esse motivo, trata-se de uma lei polêmica, considerada por muitos físicos como uma regra e não 
uma lei. 
 
 
 
 
 
 
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Conclusão 
No contexto da termodinâmica trata-se comumente de fluidos de diversas naturezas: algumas 
gramas de água, misturas de substâncias em diferentes fases (como as misturas que ocorrem 
normalmente no interior de um motor a combustão), ou as grandes nuvens de átomos de hidrogêneo 
encontradas em galáxias que estão em interação com os milhões de estrelas dessa mesma galáxia. 
É impressionante que haja leis que possam ser aplicadas a sistemas. 
Na termodinâmica, o estado do sistema é especificado por grandezas macroscópicas tais como 
volume, pressão e temperatura. Estes são exemplos de variáveis de estado. São grandezas 
consideravelmente intuitivas e de medição macroscópica directa, em relação a outras que serão 
tratadas com frequência; tais como, em especial, a energia interna e a entropia. Estas últimas 
grandezas são funções das primeiras, sendo conhecidas como funções de estado. Isto é, uma função 
de estado é uma função cujo argumento são as variáveis de estado. Para ser mais específico: se os 
valores das variáveis de estado de certo sistema são conhecidas em dado instante, então os valores 
das funções de estados nesse mesmo instante podem ser imediatamente encontradas. 
 
 
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Referências Bibliograficas 
Bassi, A. B. M. S. (2006). O Conceito de Propriedade Termodinâmica, Chemkeys; 
José, A. N. (2010). Física 2A: Fluidos e física térmica. UFES; 
Nóbrega, M.L. (2009). Segunda Lei Da Termodinâmica: Os Caminhos Percorridos Por William 
Thomson. 81f. Dissertação de Mestrado – Universidade Federal da Bahia; 
Nussenzveig, H. M. (1983). Curso de Física Básica vol. 2. Ed. Edgard Blücher; 
__________, H. M. (2015). Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). 
Editora Blucher; 
Stephen, H. (1988). Uma breve história do tempo. Rocco; 
Van Wylen, G. J.; Sonntag, R. E. & Borgnakke, C. (2003). Fundamentos da Termodinâmica. 
Tradução da 6ª Edição Americana, E.J. Zerbini, São Paulo: Editora Edigard Blucher Ltda.