Física

Para descobrir como aumentar a eficiência da máquina térmica , o cientista francês Sadi Carnot (1796-1832) examinou uma máquina calórica teórica ideal em 1824. Naquela época, a primeira e a segunda leis da termodinâmica ainda não haviam sido formuladas. A primeira lei não havia sido formulada porque os cientistas ainda não sabiam que calor era energia. Após os experimentos de Joule e seus colegas na década de 1830, os cientistas descobriram que o calor é energia que se move devido às diferenças de temperatura. Assim, a primeira lei da termodinâmica foi formulada após 1830. Sadi Carnot estava pesquisando a máquina calórica teórica ideal em 1824. Sua pesquisa, na verdade, visava aumentar a eficiência da máquina a vapor. A maioria das máquinas a vapor daquela época era pouco eficiente.

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Para explicar os processos termodinâmicos irreversíveis, os cientistas formularam a segunda lei da termodinâmica. A segunda lei da termodinâmica explica quais processos podem ocorrer no universo e quais processos não podem ocorrer. Um cientista chamado R. J. E. Clausius (1822-1888) fez a seguinte afirmação:

Naturalmente, o calor se move de objetos de alta temperatura para objetos de baixa temperatura; naturalmente, o calor não se move de objetos de baixa temperatura para objetos de alta temperatura (Segunda lei da termodinâmica — enunciado de Clausius).

A afirmação de Clausius é uma das afirmações especiais da segunda lei da termodinâmica. É chamada de afirmação especial porque se aplica apenas a um processo específico, relacionado à transferência de calor. Como essa afirmação não se aplica a outros processos, precisamos de uma afirmação mais geral. O desenvolvimento de uma afirmação geral da segunda lei da termodinâmica baseia-se no estudo das máquinas térmicas. Portanto, discutiremos primeiro o calor gerado pelas máquinas térmicas.

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Artigo Processos termodinâmicos: Isotérmico Adiabático Isocórico Isobárico

Existem quatro processos termodinâmicos, a saber: isotérmico, isocórico, isobárico e adiabático.

Processo isotérmico (temperatura constante)

Em um processo isotérmico, a temperatura do sistema é mantida constante. Teoricamente, o sistema analisado é um gás ideal. A temperatura de um gás ideal é diretamente proporcional à sua energia interna (U = 3/2 n RT). Como T não se altera, U também não se altera. Portanto, se aplicada ao processo isotérmico, a primeira lei da termodinâmica torna-se:

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Processo termodinâmico

Calor (Q) é a energia que se move de um objeto para outro devido à diferença de temperatura. Em sistemas e ambientes, calor é a energia que se move do sistema para o ambiente ou do ambiente para o sistema, devido à diferença de temperatura. Se a temperatura do sistema for maior que a temperatura ambiente, o calor fluirá do sistema para o ambiente. Se a temperatura ambiente for maior que a temperatura do sistema, o calor fluirá do ambiente para o sistema.

Calor (Q) é a energia que se move devido à diferença de temperatura, enquanto trabalho (W) está relacionado à transferência de energia por meio do trabalho realizado. Por exemplo, se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, então a energia se move do sistema para o ambiente. Inversamente, se o ambiente realiza trabalho sobre o sistema, então a energia se move do ambiente para o sistema.

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