Termodinâmica
A termodinâmica é um ramo da física que estuda o movimento do calor entre diferentes objetos. A termodinâmica também estuda a mudança na pressão e no volume dos objetos. Um ramo da matemática chamado estatística é freqüentemente usado na termodinâmica para observar o movimento das partículas.
A termodinâmica é útil porque nos ajuda a entender como o mundo dos átomos muito pequenos se conecta com o mundo em grande escala que vemos todos os dias.
A termodinâmica também tem dois ramos principais chamados de termodinâmica clássica e termodinâmica estatística. Uma idéia importante na termodinâmica é a de um sistema termodinâmico.
Um exemplo de um sistema termodinâmico é um tijolo. Um tijolo é composto de muitos átomos, todos com suas próprias propriedades. Todos os sistemas termodinâmicos têm dois tipos de propriedades, extensiva e intensiva. Para o tijolo, as propriedades extensivas são as que se obtêm pela soma de todos os átomos. Coisas como volume, energia, massa e carga são extensas porque dois do mesmo tijolo juntos têm o dobro da massa de um tijolo. As propriedades intensivas do tijolo são as que se obtêm ao se observar a média de todos os átomos. Coisas como temperatura, pressão e densidade são intensas porque dois do mesmo tijolo ainda têm a mesma temperatura que um tijolo sozinho.
Leis da termodinâmica
Há quatro leis da termodinâmica que dizem como a energia pode ser movida entre dois objetos sob a forma de calor.
- Lei Zeroth da termodinâmica
Se dois sistemas têm fluxo de calor igual para frente e para trás e um dos dois sistemas tem fluxo de calor igual para frente e para trás com outro sistema, todos os três sistemas têm fluxo de calor igual um com o outro.
Um aumento de energia em um sistema é o mesmo que a energia dada a um sistema sob a forma de calor ou trabalho. A energia não pode ser criada ou destruída, apenas alterada. A quantidade de energia dada a um sistema é a mesma quantidade de energia retirada do entorno.
Dado um par de sistemas que se tocam com temperaturas diferentes, o calor fluirá do quente para o frio até que a temperatura dos sistemas se torne igual.
- Terceira lei da termodinâmica
Quando um sistema tem uma temperatura de 0 kelvin, zero absoluto (a temperatura mais baixa), a entropia (energia que não pode ser usada para fazer trabalho) está em 0.
Usos da termodinâmica
Anteriormente, a termodinâmica foi estudada para que os motores a vapor funcionassem melhor. Agora, as idéias da termodinâmica são utilizadas em tudo, desde fazer motores até estudar os buracos negros.
Os cientistas utilizam a termodinâmica por muitas razões. Uma delas é para fazer melhores motores e refrigeradores. Outro é compreender as propriedades dos materiais cotidianos para que eles possam torná-los mais fortes no futuro. A termodinâmica também é utilizada na química para explicar quais reações funcionarão e quais não funcionarão (este estudo é conhecido como cinética química). A termodinâmica é poderosa porque modelos simples para átomos funcionam bem ao explicar as propriedades de grandes sistemas como tijolos.
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Perguntas e Respostas
P: O que é termodinâmica?
R: A termodinâmica é um ramo da física que estuda as relações entre calor, temperatura e energia.
P: Como é usada a matemática na termodinâmica?
R: A matemática, especificamente a estatística, é freqüentemente usada na termodinâmica para observar o movimento das partículas.
P: Quais são algumas aplicações da termodinâmica?
R: A termodinâmica nos ajuda a entender como o mundo dos átomos muito pequenos se conecta com o mundo em grande escala que vemos todos os dias. Tem também dois ramos principais chamados termodinâmica clássica e termodinâmica estatística.
P: O que é um exemplo de sistema termodinâmico?
R: Um exemplo de um sistema termodinâmico é um tijolo que consiste de muitos átomos com propriedades próprias.
P: O que são propriedades extensivas?
R: Propriedades extensivas são aquelas que o senhor obtém pela soma de todos os átomos como volume, energia, massa e carga, porque dois do mesmo tijolo juntos têm o dobro da massa de um tijolo.
P: O que são propriedades intensivas?
R: Propriedades intensivas são aquelas que o senhor obtém pela soma de todos os átomos, como temperatura, pressão e densidade, porque dois do mesmo tijolo ainda têm a mesma temperatura que um único tijolo.
