Guia de Fórmulas e Conceitos de Termodinâmica e Energia

Fundamentos de Energia e Trabalho

η = E_util / E_{total fornecida}

E_cinética = 1/2 m v²

E_mecânica = E_c + E_potencial

Lei da Conservação de Energia: Num sistema isolado, a quantidade total de energia permanece constante (a energia antes de qualquer transferência ou transformação é a mesma que existe depois).

P = E / Δt ⇒ E = P · Δt

Conversão de Energia: 1 kWh = 10³ · 3600 = 3,6 · 10⁶ J

Radiação e Propriedades dos Corpos

• Corpo opaco: Não permite a passagem de radiação, apenas absorve e/ou reflete.
• Corpo transparente: Permite a passagem de radiação, podendo transmiti-la e/ou refleti-la.
• Albedo: Refletividade de um planeta; fração de radiação incidente refletida.
• Corpo negro: Absorve toda a radiação incidente; a radiação emitida depende apenas da sua temperatura.

Lei de Wien (Deslocamento): O λ da radiação de maior intensidade emitida por um corpo é inversamente proporcional à sua temperatura absoluta (T). λ_máx = B / T ⇒ B = λ · T

Balanço Energético da Terra: P_{radiação solar} = P_{radiação emitida}. A Terra comporta-se aproximadamente como um corpo negro.

Transferência de Calor

• Condução: Transferência de energia por interação partícula a partícula (colisões). Bons condutores cedem energia rapidamente.
• Condutividade Térmica: Quantidade de calor que atravessa 1 m² de espessura de 1 m por segundo, com diferença de 1 K (W m⁻¹ K⁻¹).
• Convecção: Transporte de energia por deslocamento de matéria (correntes de convecção em fluidos).

Capacidade Térmica Mássica: Energia necessária para aumentar em 1 ºC a temperatura de 1 kg de material. Q = m · c · ΔT

Termodinâmica

1ª Lei da Termodinâmica: ΔE_i = W + Q + R (conservação de energia).

2ª Lei da Termodinâmica: Num sistema isolado, a quantidade de energia útil nunca aumenta.

Trabalho e Energia Cinética

Trabalho de uma força: W_F = F · cos(α) · d

• Trabalho Potente: Na direção e sentido do movimento.
• Trabalho Resistente: Na direção do deslocamento, mas em sentido oposto ao movimento.

Teorema da Energia Cinética: A soma algébrica dos trabalhos realizados por todas as forças é igual à variação da energia cinética: ΣW_F = ΔE_c = E_cf - E_ci.