Primeira Lei da Termodinâmica

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Primeira Lei da Termodinâmica
História e Filosofia
Resumo
Introdução
Contexto Histórico e Energia
Revolução Industrial e suas Implicações
Conceitos da Primeira Lei da Termodinâmica
Principais Cientistas
O desenvolvimento tecnológico é uma conseqüência de complexos estudos que surgem em virtude da necessidade humana de evolução. A ciência é a base desses estudos e, dessa forma, ela se tornou a principal fonte de desenvolvimento tecnológico. Graças à ciência que hoje temos toda a tecnologia e seu aparato à nossa disposição. No século XVIII não era diferente. Na busca por fontes de energia e de trabalho surgiram as máquinas térmicas. Essas máquinas transformavam o vapor proveniente de uma combustão em trabalho e foram fontes de décadas de estudos na área da físico-química e da termodinâmica. Graças ao desenvolvimento dessas máquinas a indústria começou a evoluir de maneira extremamente veloz, principalmente na Inglaterra, no período caracterizado como Primeira Revolução Industrial. Os constantes avanços tecnológicos e estudos científicos que se sucederam deram origem a outras fontes de energia, outros tipos de máquinas e motores, influenciando diversas áreas fora a indústria e sempre buscando a evolução e o melhoramento do que já se tem.
Resumo
Para poder debater sobre novas fontes de energia, primeiro foi necessário debater sobre o que é a energia e com o que ela está relacionada. Essas ideias foram se aprimorando durante os séculos e sofreram inúmeras críticas até chegarem aos princípios que existem hoje, como o Primeiro Princípio da Termodinâmica ou Primeira Lei da Termodinâmica. O conceito de energia interna foi algo difícil de ser construído e veio da não aceitação da definição de energia somente como sendo a soma das energias cinética, potencial gravitacional e elástica. Entendendo a energia como algo muito mais amplo que isso, foi possível definir a energia interna e criar relações para ela.
A Termodinâmica é hoje um dos ramos interdisciplinares da Ciência e constitui um instrumento fundamental na interpretação e previsão dos fenômenos da Física, da Química, da Bioquímica e da Engenharia. Tendo sido iniciada com uma componente essencialmente macroscópica (a que muitas vezes se chama Termodinâmica Clássica), engloba hoje um corpo de conhecimentos integrados totalmente individualizados das ciências mãe (a Física e a Química), graças ao desenvolvimento da teoria atômica e molecular.
Introdução
A primeira ideia de energia era relacionada ao calor e à força. Francis Bacon definiu as fontes de calor como fogo, raio e inclusive o verão. Esse conceito foi mudando ao longo dos séculos e foi até considerado como uma espécie de matéria por Pierre Gassendi. Joseph Black descobriu que ao se derreter gelo, a temperatura não se altera. Portanto, ele percebeu uma espécie de calor que não estava associado à variação da temperatura. Dessa forma, ele diferenciou a quantidade da intensidade do calor e criou o conceito de Calor Latente, usado até hoje na Termodinâmica.
Contexto Histórico e Energia
Porém, nem todas as teorias e inovações no conceito de calor foram na direção correta. Incrivelmente foi Laurent Lavoisier, o famoso cientista que revolucionou a Química, quem propôs uma teoria que hoje é tida como equivocada. Lavoisier definiu calor como um dos elementos da natureza e disse se tratar de um fluído, o qual chamou de Calórico. Esse fluído seria liberado quando se tirassem lascas de um metal e então o mesmo ficaria quente. Essa ideia se mostrou errônea à medida que o conceito de energia foi sendo desenvolvido. Apesar disso, pela sua grande influência e grandes descobertas na área da Química, Lavoisier teve sua Teoria Calórica mantida durante mais de meio século.
O primeiro cientista a questionar a Teoria Calórica foi Benjamin Thompson. Apesar de ter nascido nos Estados Unidos, Thompson ajudou os ingleses na guerra contra os colonos norte-americanos e ao fim da guerra saiu do país e viajou por vários países do mundo até parar em Munique, na Alemanha. Lá, já conhecido pelas suas invenções e sua organização e bem aceito no meio científico trabalhou para o Príncipe da Baviera desde plantando árvores no Englisch Garten (Jardim Inglês em alemão) até em fábricas de uniformes militares. O Príncipe ficou tão satisfeito com seu trabalho que o tornou Conde, nomeando-o Graf von Rumford (Conde de Rumford em alemão). O detalhe é que Rumford, cidade onde Thompson morou por muitos anos, havia mudado de nome e se chamava Concord e que o próprio Thompson era proibido de voltar lá devido ao seu apoio aos ingleses durante a Guerra pela Independência Norte-americana.
Graf von Rumford foi designado para trabalhar com perfuração de canhões e foi justamente nesse trabalho que ele percebeu que a teoria de Lavoisier estava errada. Ele viu que brocas mais chatas liberavam mais calórico que as mais afiadas (inclusive calórico suficiente para derreter o canhão). Assim, ele notou que a Teoria Calórica não era verdade e que o calor estava relacionado ao movimento.
MÜLLER, Ingo. A history of thermodinamycs: the doctrine of energy and entropy. New York, Berlin: Springer, 2007.
PÁDUA, Antonio Braz de; PÁDUA, Cléia Guiotti; SILVA, João Lucas Correia. A história da termodinâmica clássica: uma ciência fundamental. Eduel, 2009.
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SANTOS, Paulo do Nascimento; História da termodinâmica e sua evolução tecnológica. Ji-Paraná, 69 p., 2010. Tese de Final de Curso (Graduação) – Universidade Federal de Rondônia.
Referências Bibliográficas