O que é termodinâmica?

Termodinâmica é a área da ciência que inclui a relação entre calor e outros tipos de energia. A termodinâmica foi descoberta e estudada a partir do século XIX. Naquela época, estava vinculado e ganhou importância devido ao uso de motores a vapor.

A termodinâmica pode ser dividida em quatro leis. Embora adicionada às leis da termodinâmica após as outras três leis, a lei zero é geralmente discutida primeiro. Ele afirma que se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles estão em equilíbrio térmico entre si. Em outras palavras, se dois sistemas tiverem a mesma temperatura que um terceiro, todos os três terão as mesmas temperaturas.

A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia total de um sistema permanece constante, mesmo que seja convertida de uma forma para outra. Por exemplo, a energia cinética - a energia que um objeto possui quando se move - é convertida em energia térmica quando um motorista pressiona o freio do carro para desacelerá-lo. Muitas vezes, existem frases de efeito para ajudar as pessoas a se lembrarem da primeira lei da termodinâmica: “Trabalho é calor e calor é trabalho.” Basicamente, trabalho e calor são equivalentes.

A segunda lei da termodinâmica é uma das leis mais básicas da ciência. Ele afirma que o calor não pode fluir para um sistema a uma temperatura mais alta a partir de um sistema a uma temperatura mais baixa por sua própria vontade. Para que tal ação ocorra, o trabalho deve ser feito. Se um cubo de gelo é colocado em um copo de água morna, o cubo derrete à medida que o calor da água flui para dentro dele. O resultado final é um copo de água um pouco mais frio. Cubos de gelo só podem se formar se for usada energia.

Outro exemplo da segunda lei, que trabalha apenas com a adição de energia, pode ser visto em uma geladeira antiga. Nesse caso, o resfriamento do interior da geladeira aquece a parte externa da geladeira. Então, o trabalho é feito e o trabalho produz calor. O trabalho é concluído pela bomba da geladeira.

A segunda lei da termodinâmica também diz que as coisas podem se desgastar. Por exemplo, se uma casa de tijolos for deixada sem cuidado, ela acabará se desfazendo do vento, chuva, frio e outras condições climáticas. No entanto, se uma pilha de tijolos for deixada sem vigilância, ela nunca formará uma casa, a menos que seja adicionado trabalho à mistura.

A terceira lei da termodinâmica afirma que a mudança na entropia de um sistema quando ele se converte de uma forma para outra se aproxima de zero quando sua temperatura se aproxima de zero na escala Kelvin. Zero na escala Kelvin é o limite absoluto mais baixo da temperatura - quando átomos e moléculas têm o mínimo de energia possível. Entropia é definida como a disponibilidade da energia de um sistema para realizar o trabalho. Portanto, segue-se que existe uma escala absoluta de entropia. Consequentemente, nenhum sistema real pode atingir zero grau na escala Kelvin.