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1.ª e 2ª Lei da TermodinâmicaFísica – 10º Ano
Marília PeresMarília Peres
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1.ª Lei da Termodinâmica
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A A ORIGEMORIGEM DODO TERMOTERMO CCALORALOR
Na Antiguidade os Gregos consideravam o fogofogo como um dos 4 elementos principais e reconheciam a luz luz e o calor calor por ele emitidos como sendo propriedades distintas.
O primeiro químico a estudar o calor foi Joseph Joseph BlackBlack. Nessa altura o calor foi descrito como um fluido que enchia todos os corpos e cujas partículas se repeliam umas às outras. Já então se considerava que a energia perdida, como calor, por um corpo quente era igual à energia ganha por um corpo frio. Nascia, assim, a Teoria do CalóricoTeoria do Calórico.
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Em 1787, o calórico foi considerado um elemento químico, por Lavoisier, e foi incluído na Tabela Periódica.
Joseph Black Joseph Black (1728 — 1799)Fonte: Wikimedia Commons
A ORIGEM DO TERMO CALOR
No século XVIII, Benjamin ThompsonBenjamin Thompson, pôs em causa a Teoria do Calórico, defendendo que o calor não era uma substância mas sim uma forma de movimento.
Thompson verificou que o calor gerado na perfuração ou fricção de uma broca em peças de bronze usadas para fazer canhões fazia a água entrar em ebulição.
Thompson inferiu que o calor seria uma consequência do movimento das partículas dos corpos e que era transferido da broca
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dos corpos e que era transferido da broca para a água, numa quantidade igual ao trabalho realizado pela broca. Benjamin ThompsonBenjamin Thompson, ,
conde de Rumford (1753-1814)fonte: Wikimedia Commons
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A A ORIGEMORIGEM DODO TERMOTERMO CCALORALOR
Em 1837, James Prescott Joule, usando um calorímetro, mostrou que o trabalho pode ser convertido em calor.
O calorímetrocalorímetro usado era um dispositivo no interior d l i t á i t l do qual existem pás presas a um eixo central vertical. Com este instrumento Joule realizou experiências em que verificou que a agitação das verificou que a agitação das pás do calorímetro resultava no aquecimento da pás do calorímetro resultava no aquecimento da água no seu interiorágua no seu interior.
Para uma dada massa de água, a mesma quantidade de trabalho provocava o mesmo aquecimento, concluindo que calor e trabalho concluindo que calor e trabalho
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eram, então, duas manifestações diferentes da eram, então, duas manifestações diferentes da energia.energia.
Estavam, assim, dados os primeiros passos que iriam levar à formulação da 1.ª Lei da 1.ª Lei da Termodinâmica.Termodinâmica.
James Joule (1818 James Joule (1818 -- 1889)1889)Fonte: Wikimedia Commons
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Experiência de JouleExperiência de Joule
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Fonte: Casa das Ciências Autoria de Dr. Michael R. Gallis http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=15659126&Itemid=23
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A ORIGEM DO TERMO CALOR
Experiência de Joule: calor e temperaturaExperiência de Joule: calor e temperatura
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Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=mRu4Wdi5lP8
AAPLICAÇÕESPLICAÇÕES DADA 1.1.ªª LLEIEI DADA TTERMODINÂERMODINÂMICAMICA
De um modo geral podemos considerar que a variação da energia interna de um a variação da energia interna de um sistema se deve a trocas de radiação ou de trabalho e calor.
RWQEi
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Qi
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TTRANSFORMAÇÕESRANSFORMAÇÕES AADIABÁTICASDIABÁTICAS
Nas transformações adiabtransformações adiabáticas não há transferência de energia sob a forma de calor, ou seja, o calor do sistema mantém-se constantemantém se constante.
A variação da energia interna do sistema deve-se somente à realização de trabalho.
Este pode ser devido:
- à compressão rápida de um gás
00 iEW
Fonte: Porto Editora
- ou expansão rápida de um gás
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TTRANSFORMAÇÕESRANSFORMAÇÕES IISOTÉRMICASSOTÉRMICAS
As transformações isotérmicas ocorrem a temperatura constante.
Quando não há variação de temperatura dum sistema numa transformação, também não há variação da sua energia interna. Assim:
00 QWEi
Portanto, para perder ou ganhar energia sob a forma de calor o sistema tem de o compensar com a realização de trabalho.
Onde:
W >0 => Q<0 ou W<0 => Q>0
Este tipo de transformação verifica-se
00 QWEi
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p çsempre em situações de compressão ede expansão lenta de um gás, agitaçãomecânica, etc.
Fonte: http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter
TTRANSFORMAÇÕESRANSFORMAÇÕES IISOBÁRICASSOBÁRICAS
As transformações isobáricas ocorrem a pressão constante.
A variação da energia interna nestas transformações é igual ao trabalho realizado transformações é igual ao trabalho realizado sobre o sistema quando este sofre uma variação de volume, a pressão constante
(Ei = W), tal que:
W = p.V
Este tipo de transformação ocorre no p çaquecimento ou arrefecimento de um líquido em sistema aberto, onde a pressão é constante e igual à atmosférica
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Fonte: Porto Editora
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TTRANSFORMAÇÕESRANSFORMAÇÕES IISOCÓRICASSOCÓRICAS
As transformações transformações isocóricasisocóricasocorrem a volume constante. Quando o volume de um sistema é constante o trabalho é nulo (W = 0), logo, a variação da energia interna do sistema depende do calor que o sistema recebe ou cede.Assim: Ei = Q
Esta transformação é típica de situações em que se verifique o aquecimento ou arrefecimento de um líquido num sistema fechado com fronteira rígida.
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Fonte: Porto Editora
Marília Peres14 Adaptado de Amélia Fabião
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Marília Peres15 Adaptado de Amélia Fabião
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http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/3779/mudfases%20lapeq.swf?sequence=1
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Adaptado de Amélia Fabião.18
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2ª Lei da Termodinâmica2 Lei da Termodinâmica
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Aumento
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de EntropiaEntropia
(SS)
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Ver: http://www.youtube.com/watch?v=Tay3-2WKQ5Y21
Adaptado de Amélia Fabião22
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