Biofísica- leis da termodinâmica

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Biofísica
Leis da Termodinâmica
Iniciando os estudos sobre a Termodinâmica, em uma breve conceituação, esta área da Física estuda os efeitos da mudança de temperatura, volume e pressão sobre os sistemas físicos em escala macroscópica. Busca então formular respostas para explicar de que forma os mecanismos de transferência de energia térmica realizam suas funções (SAVI, 2010).
Para o entendimento da termodinâmica é necessário conhecer alguns conceitos dessa área, iniciando com o conceito de sistema termodinâmico. O sistema termodinâmico é uma região com limites reais ou imaginários definidos, que delimita o estudo da energia e suas transformações. Esses sistemas podem ser fechados ou abertos. No sistema fechado a energia transpõe os limites do sistema; no aberto, a energia e certa quantidade de matéria podem transpor os limites (SAVI, 2010).
Exemplo disto, temos os sistemas de refrigeração, de refrigerador ou ar condicionado, que funcionam a partir do conceito de sistemas termodinâmicos.
Após o primeiro conceito que a termodinâmica abrange, temos o segundo conceito, que é o de estado de um sistema. Nada mais é as propriedades físicas do sistema, que envolvem a temperatura, pressão, volume, massa, entropia, e outras (SAVI, 2010). Caracterizado como um estado momentâneo do sistema, devido às características citadas anteriormente.
O terceiro conceito é o do processo, no qual entende-se como processo o caminho no qual o sistema usa para percorrer sucessivos estados termodinâmicos (SAVI, 2010). Como exemplo de processo temos "quase-equilíbrio". Sendo um tipo de desvio ao equilíbrio termodinâmico infinitesimal (SAVI, 2010). Esses sistemas citados nesses três conceitos são fechados, homogêneos e matematicamente com limites reais.
Historilizando a termodinâmica, tem seu percurso inicial em 1650, com Otto von Guericke. Quando projeta a primeira bomba de vácuo por meio de esferas de Magdeburg. Logo após isto, temos o físico e químico Irlandês Robert Boyle, onde a partir dos estudos de Guericke cria uma bomba de ar. Podendo perceber a correlação entre pressão, temperatura e volume, dando origem a Lei de Boyle (SAVI, 2010).
Em 1697, o engenheiro Thomas Savery desenvolve a primeira máquina a vapor. Esse conhecimento do desenvolvimento da termodinâmica foi organizado historicamente e cientificamente por Sadi Carnot, quando em 1824 publica o texto: "Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo" (SAVI, 2010). Onde discute sobre o calor, potência e eficiência de máquinas térmicas, sendo um marco da Termodinâmica como ciência moderna. 
Assim, a termodinâmica desenvolve-se por meio de conceitos formulados em leis, as leis da termodinâmica que iremos adentrar agora. Temos a Lei zero da termodinâmica, que é entendida a partir do seguinte postulado: "se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio
térmico entre si" (SAVI, 2010). Este é o princípio inicial no
qual a primeira e a segunda lei são baseadas. 
· A primeira Lei da Termodinâmica é o postulado que discute o conceito de trabalho e calor, como partes interligadas. Trazendo os conceitos, temos que o trabalho em sua atuação prática ocorre por meio da mecânica, utilizando uma força F que age sobre uma partícula quando a mesma se desloca em quantidade infinitesimal (SAVI, 2010). Temos então, que o trabalho (usa-se essa representação dW) realizado por essa força Fé dado pelo produto escalar entre a força e o deslocamento (SAVI, 2010).
Na termodinâmica, o trabalho pode ser fornecido através das diversas formas de energia transferida, como o calor, a temperatura, energia. Devido a isto, iremos conhecer os conceitos dessas formas de energia transferida. A temperatura é uma medida da tendência que certo corpo cede energia (SAVI, 2010), como na relação em que quando sua energia aumenta, também cresce a temperatura.
A energia não possui um conceito elementar e fixo, devido a isto, ela pode apresentar-se de várias formas: cinética, eletrostática, gravitacional, nuclear (SAVI, 2010). O calor pode ser entendido como qualquer fluxo espontâneo de energia de um corpo, resultando em uma diferença de temperatura (SAVI, 2010).
Podemos agora, após conhecer os conceitos que permeiam a primeira Lei da Termodinâmica, inserirmos propriamente nesse contexto. A formulação da primeira Lei da Termodinâmica tem como responsáveis Robert Mayer e James Prescott Joule, eles não atuavam juntos na pesquisa, mas separadamente chegaram as mesmas conclusões (SAVI, 2010).
Em relação à Segunda Lei da Termodinâmica, esta impõe limites sobre os processos de conversão de calor em trabalho (SAVI, 2010), devido a sua formulação de que seja impossível a completa conversão de calor em trabalho é impossível.
Estes enunciados são a base teórica do desenvolvimento de Máquinas térmicas, e sua importância se dá devido a seremos primeiros dispositivos mecânicos utilizados em larga escala na indústria.