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Profª. Dra. Juliana Mendes Termodinâmica Aula 2: Biofísica Objetivos Entender conceitos de calor e temperatura Ser capaz de descrever fenômenos da entropia Compreender a diferença entre modelo determinístico e modelo probabilístico Entender o que é um processo caótico Compreender o movimento Bowniano Ser capaz de diferenciar sistemas conservativos de sistemas dissipativos Entender a diferença entre estabilidade e equilíbrio Conhecer as quatro leis da termodinâmica Definição Ramo da física que estuda o comportamento de todas as modalidades de energia bem como suas interações com a matéria ao longo do tempo. Abrange toda e qualquer mudança que ocorre no universo São aplicáveis a todo sistema sob efeito de transferência de energia Térmica, elétrica, nuclear, luminosa, mecânica, magnética, acústica, etc. É a ciência que trata: Do calor e do trabalho Das características dos sistemas Das propriedades dos fluidos termodinâmicos Calor e entropia Exemplos: FESTA Copo d’água # Pontes de hidrogênio – cinética – calor – agitação – vapor – pressão – retirada de calor - gelo Calor e entropia Ilustração do princípio da termodinâmica Quanto mais energia (calor), mais pressão, mais expansão, mais movimento, menos certezas, e menos ordem. Quanto menos energia, menos pressão, menos expansão, menos movimento, mais certezas e mais ordem. Quanto maior a entropia, maior a desordem e menor a certeza de onde se encontra determinada partícula O aumento de energia aumenta o grau de O aumento de energia aumenta o grau de desordem nos elementos de um sistemadesordem nos elementos de um sistema Entropia é a medida da desordem em um sistemaEntropia é a medida da desordem em um sistema Certeza e Incerteza Tente responder as seguintes perguntas: Quantos milímetros seu cabelo irá crescer nos próximos 117 dias? Quantos gramas de arroz você irá comer nas próximas 72h? Quantos germes você remove após lavar as mãos durante 96 s? Quantos grãos de areia cabem em uma colher de sopa? Quantas vezes você irá respirar nas próximas 24h? Será que alguém pode responder com exatidão? Nenhuma pergunta sobre a natureza pode ser respondida de forma absoluta Certeza e Incerteza Há diferentes graus de incerteza... Estimativa – Probabilidade Ex.: Espaço (S) que um móvel percorre em uma velocidade (V) durante um intervalo de tempo (∆t = t2 – t1). Logo: o melhor modelo para descrever o funcionamento da natureza de maneira mais realista não é o modelo determinístico, mas sim o probabilístico. Constante Aceleração *Quanto mais distante o futuro, maiores são as incertezas e mais imprecisas as estimativas *Todo o processo não determinístico é caótico Movimento browniano Movimento aleatório de partículas em um fluido, como consequência dos choques das moléculas do fluido nas partículas. Ex.: Robert Brown, meados do século 19, ao microscópio observou o movimento de grãos de pólen – movimento caótico, imprevisível. “Estrutura viva”! Einstein – pólen era imóvel e que a única explicação para o movimento era a água Física quântica diz “No universo nada está em completo repouso. Onde existe matéria, existe movimento.” Conclusão Após essa elucidação, o conceito de calor já pode ser bem mais compreendido. O calor nada mais é que a energia produzida pela agitação contínua e pelos choques entre as moléculas de um corpo. Quem produz essa agitação na matéria? O movimento browniano. Questões orientadoras do estudo Qual é a diferença conceitual entre calor e temperatura? Qual é a definição clássica de energia? Conceitue entropia. Relacione o conceito de entropia com o de calor. Diferencie um sistema dissipativo de um sistema conservativo. Relacione o conceito de previsibilidade com o de caos. O que é sistema caótico? O que é um sistema complexo? Qual é a relação entre ordem e entropia? Até o próximo encontro! Bons estudos!
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