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O que é termodinâmica? A termodinâmica é o estudo das relações entre calor, trabalho, temperatura e energia. As leis da termodinâmica descrevem como a energia em um sistema muda e se o sistema pode realizar trabalho útil em seu entorno. A termodinâmica é física? Sim, a termodinâmica é um ramo da física que estuda como a energia muda em um sistema. O principal insight da termodinâmica é que o calor é uma forma de energia que corresponde ao trabalho mecânico (ou seja, exercer uma força sobre um objeto à distância). Termodinâmica-> pode ser definida como a ciência da relação entre calor , trabalho , temperatura e energia . Em termos gerais, a termodinâmica trata da transferência de energia de um lugar para outro e de uma forma para outra. O conceito chave é que o calor é uma forma de energia correspondente a uma quantidade definida de trabalho mecânico . Quais são as leis da termodinâmica? O calor não foi formalmente reconhecido como uma forma de energia até cerca de 1798, quando o conde Rumford ( Sir Benjamin Thompson ), um engenheiro militar britânico, percebeu que quantidades ilimitadas de calor poderiam ser geradas na perfuração de canos de canhão e que a quantidade de calor gerada é proporcional ao trabalho realizado no torneamento de uma ferramenta de mandrilamento rombo. A observação de Rumford sobre a proporcionalidade entre o calor gerado e o trabalho realizado está na base da termodinâmica. Outro pioneiro foi o engenheiro militar francês Sadi Carnot , que introduziu o conceito de ciclo da máquina térmica e o princípio da reversibilidade em 1824. O trabalho de Carnot dizia respeito às limitações da quantidade máxima de trabalho que pode ser obtida de uma máquina a vapor operando com transferência de calor em alta temperatura como seu força motriz. Mais tarde naquele século, essas ideias foram desenvolvidas por Rudolf Clausius , um matemático e físico alemão, na primeira e segunda leis da termodinâmica, respectivamente. As leis mais importantes da termodinâmica são: A lei zero da termodinâmica-> Quando dois sistemas estão cada um em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, os dois primeiros sistemas estão em equilíbrio térmico entre si. Esta propriedade torna significativo o uso de termômetros como o “terceiro sistema” e a definição de uma escala de temperatura. A primeira lei da termodinâmica-> ou lei da conservação da energia. A mudança na energia interna de um sistema é igual à diferença entre o calor adicionado ao sistema a partir de sua vizinhança e o trabalho realizado pelo sistema em sua vizinhança. Em outras palavras, a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas convertida de uma forma para outra. A segunda lei da termodinâmica-> O calor não flui espontaneamente de uma região mais fria para uma região mais quente ou, equivalentemente, o calor a uma determinada temperatura não pode ser convertido inteiramente em trabalho. Consequentemente, oa entropia de um sistema fechado, ou energia térmica por unidade de temperatura, aumenta com o tempo em direção a algum valor máximo. Assim, todos os sistemas fechados tendem a um estado de equilíbrio em que a entropia está no máximo e não há energia disponível para realizar trabalho útil. A terceira lei da termodinâmica-> A entropia de um cristal perfeito de um elemento na sua forma mais estável tende a zero à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto . Isso permite estabelecer uma escala absoluta de entropia que, do ponto de vista estatístico , determina o grau de aleatoriedade ou desordem de um sistema. Embora a termodinâmica tenha se desenvolvido rapidamente durante o século XIX em resposta à necessidade de otimizar o desempenho das máquinas a vapor, a ampla generalidade das leis da termodinâmica torna-as aplicáveis a todos os sistemas físicos e biológicos. Em particular, as leis da termodinâmica fornecem uma descrição completa de todas as mudanças no estado de energia de qualquer sistema e de sua capacidade de realizar trabalho útil em seu entorno. Este artigo cobre termodinâmica clássica, que não envolve a consideração de átomos ou moléculas individuais . Tais preocupações são o foco do ramo da termodinâmica conhecido como termodinâmica estatística, ou mecânica estatística , que expressa propriedades termodinâmicas macroscópicas em termos do comportamento de partículas individuais e suas interações. Tem as suas raízes na última parte do século XIX, quando as teorias atómicas e moleculares da matéria começaram a ser geralmente aceites.
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