Fundamentos e Leis da Termodinâmica: Guia Essencial

A Termodinâmica é a ciência que estuda o trabalho e a troca de calor entre um sistema e seu ambiente.

Primeira Lei: Esta lei diz que a quantidade de energia em qualquer sistema permanece constante, pois ela só pode ser transformada.

Definições de Sistema

• Sistema: É uma quantidade de matéria escolhida para o estudo.
• Sistema fechado: Quando não há troca de massa, ocorrendo apenas troca de energia.
• Sistema isolado: Quando não há troca de energia ou massa.
• Sistema aberto: Quando há troca de energia e massa entre o ambiente e o sistema.

Meio envolvente: Região fora do sistema.

Margem (Fronteira): Superfície que separa o sistema do seu entorno.

Processo: Qualquer mudança que um sistema experimenta de um estado de equilíbrio para outro.

Trajetória (Background): Uma série de estados pelos quais o sistema passa durante uma etapa do processo.

Propriedades e Variáveis

Propriedades: São variáveis utilizadas para descrever o estado de qualquer sistema.

• Variáveis intensivas: Não dependem do tamanho de um sistema, como temperatura, pressão e densidade.
• Variáveis extensivas: São aquelas que dependem do tamanho do sistema.

Tipos de Processos

• Processo isotérmico: A temperatura do sistema permanece constante.
• Processo isobárico: A pressão do sistema é constante.
• Processo isométrico: O volume permanece constante.
• Processo adiabático: Um processo onde não há transferência de calor.
• Processo quase-estático: Processo que permite um ajuste interno.

Estados de Equilíbrio

Estado de equilíbrio: É um estado de estabilidade interna.

• Equilíbrio térmico: Quando a temperatura é a mesma em todo o sistema.
• Equilíbrio mecânico: Ocorre quando não há nenhuma mudança na pressão em qualquer ponto do sistema.
• Equilíbrio de fase: Quando a massa de cada fase atinge um nível de equilíbrio.
• Equilíbrio químico: Quando a sua composição química não se altera com o tempo.

Energia: A capacidade de realizar trabalho (luz, calor, eletricidade).

Pressão: Força exercida por um fluido por unidade de área.

Lei Zero: Esta lei baseia-se na temperatura dos corpos; se corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato, em determinado ponto atingirão a mesma temperatura.

Substância pura: Substância que possui uma composição química fixa. Uma ou mais substâncias puras podem ser combinadas, desde que sejam homogêneas.

Saturação

Temperatura de saturação: É a temperatura na qual uma substância muda de fase a uma certa pressão.

Pressão de saturação: É a pressão na qual uma substância muda de fase a uma temperatura dada.