La termodinâmica É a base, a teoria na qual os motores dependem para funcionar, e também muitas outras máquinas, como geladeiras, freezers, etc. Porém, a maioria dos usuários de automóveis e motocicletas, entre outros veículos com motores e máquinas, desconhece completamente esta teoria. Assim, como uma introdução fácil, vamos nos aprofundar na descoberta deste mundo, e assim poder compreender melhor outros artigos técnicos que requerem conhecimentos de termodinâmica.
Então, vamos ver os conceitos mais importantes...
Conceitos elementares
Antes de começar com a termodinâmica em si, darei uma breve introdução ao Alguns conceitos que devem ser mantidos em mente para não te perder...
Energia
Em termodinâmica, Energia é definida como a capacidade de um sistema gerar trabalho. É uma grandeza escalar que pode se manifestar de diversas formas, como energia cinética, energia potencial, energia térmica, energia química, entre outras, e que é expressa em joules (J) como unidade do Sistema Internacional (SI).
Trabalhar
El Trabalho é a quantidade de energia transferida de um sistema para outro por uma força quando ocorre um deslocamento ou outro tipo de fenômeno. Dentro do trabalho, podemos encontrar tanto trabalho mecânico, quando uma força mecânica move um objeto, quanto também trabalho não mecânico, quando forças não mecânicas, como forças elétricas ou magnéticas, produzem a mesma coisa.
poder
Em termodinâmica, A potência é definida como a taxa de transferência de energia entre um sistema e seu ambiente.. É uma grandeza escalar que representa a quantidade de energia transferida por unidade de tempo. A unidade de medida no SI é o watt (W), embora como você sabe existam outras como CV ou cavalos, etc.
Fórmula para poder:
P=W/t
Onde P é a potência em watts, W é o trabalho em joules e t é o tempo em segundos.
Calor e trabalho
o cO valor é definido como a transferência de energia entre dois sistemas que ocorre devido a uma diferença de temperatura. Seu sinal depende se o calor flui para dentro ou para fora do sistema, ou seja, se ele esfria ou aquece. A unidade de medida do SI é o joule (J).
Não confunda calor e trabalho, pois não são a mesma coisa. Enquanto o trabalho é uma transferência de energia devido a uma força, o calor é uma transferência de energia devido a uma diferença de temperatura. Além disso, o calor pode ser negativo ou positivo, dependendo de onde flui, enquanto o trabalho não.
Transformações termodinâmicas
As transformações termodinâmicas representam mudanças de estado que os sistemas termodinâmicos experimentam. Essas mudanças podem ser reversíveis ou irreversíveis, e seu estudo permite compreender o comportamento da energia e da matéria em diferentes cenários. Em outras palavras, o processo pelo qual um sistema termodinâmico passa de um estado de equilíbrio inicial para outro estado de equilíbrio final. Durante este processo, diferentes propriedades variam, como temperatura, pressão, volume ou energia interna.
As transformações termodinâmicas são classificadas em duas: as reversíveis, quando se pode retornar ao estado inicial, e as irreversíveis, quando não se pode retornar a esse estado inicial. Para mais informações, recomendo a leitura destes artigos…
Na termodinâmica, as mudanças de estado de um sistema são classificadas com base na propriedade que permanece constante durante o processo. Os prefixos “iso” significam “igual” e são usados para nomear esses processos termodinâmicos especiais.. Por exemplo:
- Isotérmico: ocorre em temperatura constante (T). Neste caso, não há troca de calor entre o sistema e o ambiente, ou a troca de calor ocorre de forma que a temperatura permaneça uniforme. Um exemplo poderia ser a compressão lenta de um gás ideal dentro de um cilindro com paredes condutoras de calor que permitem manter a temperatura constante durante todo o processo.
- Isométrico ou isocórico: ocorre em volume constante (V). Neste caso, não há alteração no volume do sistema. Um exemplo poderia ser o aquecimento de um gás dentro de um recipiente rígido e selado. Embora a temperatura aumente, o volume do gás não pode expandir devido ao recipiente rígido.
- Isobárico: ocorre a pressão constante (P). Neste caso, não há alteração na pressão do sistema. Um exemplo poderia ser a fervura da água a pressão atmosférica constante. Embora a temperatura da água aumente, a pressão permanece igual à pressão atmosférica.
- Isenthalpico: ocorre em entalpia constante (H), então vou mostrar mais sobre o que é isso...
- Adiabático: ocorre sem troca de calor (Q=0) entre o sistema e o ambiente. Neste caso, qualquer mudança de temperatura dentro do sistema é devida unicamente ao trabalho realizado sobre ou por ele. Um exemplo poderia ser a compressão rápida de um gás dentro de um cilindro isolado. A compressão rápida não permite a transferência de calor para fora, portanto a temperatura do gás aumenta devido ao trabalho realizado durante a compressão.
I princípio da termodinâmica ou Lei da Conservação da Energia
Este princípio afirma que a energia total de um sistema isolado permanece constante. Em outras palavras, a energia não pode ser criada ou destruída, só pode ser transformada de uma forma para outra. Matematicamente, é expresso como:
ΔE = Q – W
Onde ΔE é a variação da energia interna do sistema expressa em joules, Q é o calor transferido também em joules e W é o trabalho realizado pelo sistema.
II princípio da Termodinâmica ou Entropia e Direção de Processos
Este princípio introduz o conceito de entropia, uma medida de desordem ou aleatoriedade em um sistema. O segundo princípio afirma que a entropia total de um sistema isolado sempre aumenta com o tempo. Em outras palavras, os processos naturais tendem a evoluir para um estado de maior desordem.
Outros termos
Por fim, também seria interessante conhecer esses outros conceitos que falei anteriormente:
O que é entropia?
La Entropia (S) é uma medida da desordem ou aleatoriedade em um sistema termodinâmico. Um sistema com alta entropia possui uma distribuição mais provável das partículas que o compõem, enquanto um sistema com baixa entropia possui uma distribuição mais ordenada. Sempre aumenta em um sistema isolado que passa por um processo irreversível, como mistura de dois gases ou atrito. Isso ocorre porque esses processos aumentam a desordem no nível microscópico do sistema.
O que é entalpia?
La Entalpia (H) é uma propriedade termodinâmica que representa a energia total contido em um sistema termodinâmico. É definido como a soma da energia interna (U) do sistema e o produto de sua pressão (P) e volume (V):
H = U + PV
A entalpia é útil para analisar processos termodinâmicos que ocorrem a pressão constante (isobárica). Nestes casos, a variação de entalpia (ΔH) é igual ao calor transferido ao sistema (Q) a pressão constante:
ΔH = Q (a pressão constante)
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