1ª e 2ª Lei da Termodinâmica

01-06-2014
1.ª e 2ª Lei da Termodinâmica
Física – 10º Ano
Marília Peres
2014
1.ª Lei da Termodinâmica
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A ORIGEM DO TERMO CALOR
Na Antiguidade os Gregos consideravam o fogo como
um dos 4 elementos principais e reconheciam a luz e
o calor por ele emitidos como sendo propriedades
distintas.
O primeiro químico a estudar o calor foi Joseph
Black. Nessa altura o calor foi descrito como um
Black
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 Calórico
Calórico.
Em 1787, o calórico foi considerado um elemento
químico, por Lavoisier, e foi incluído na Tabela
Periódica.
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Joseph Black (1728 — 1799)
Fonte: Wikimedia Commons
Marília Peres
A ORIGEM DO TERMO CALOR
No século XVIII, Benjamin Thompson
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
para a água, numa quantidade igual ao
trabalho realizado pela broca.
Benjamin Thompson,
Thompson,
conde de Rumford (1753-1814)
fonte: Wikimedia Commons
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Marília Peres
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A ORIGEM DO TERMO CALOR
Em 1837, James Prescott Joule, usando um
calorímetro, mostrou que o trabalho pode ser
convertido em calor.
O calorímetro usado era um dispositivo no interior
d quall existem
do
i t
pás
á presas a um eixo
i central
t l
vertical. Com este instrumento Joule realizou
experiências em que verificou que a agitação das
pás do calorímetro resultava no aquecimento da
água no seu interior.
interior
Para uma dada massa de água, a mesma
quantidade de trabalho provocava o mesmo
aquecimento, concluindo que calor e trabalho
eram, então, duas manifestações diferentes da
energia.
James Joule (1818 - 1889)
Fonte: Wikimedia Commons
Estavam, assim, dados os primeiros passos que
iriam levar à formulação da 1.ª Lei da
Termodinâmica.
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Marília Peres
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Experiência de Joule
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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Marília Peres
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A ORIGEM DO TERMO CALOR
Experiência de Joule: calor e temperatura
Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=mRu4Wdi5lP8
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Marília Peres
A PLICAÇÕES
DA
1. ª L EI
DA
T ERMODINÂ MICA
 De um modo geral podemos considerar que
a variação da energia interna de um
sistema se deve a trocas de radiação ou de
trabalho e calor.
Ei  Q  W  R
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TRANSFORMAÇÕES ADIABÁTICAS
 Nas transformações adiab
adiabáticas não há
transferência de energia sob a forma
de calor, ou seja, o calor do sistema
mantém-se
mantém
se constante.
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
Fonte: Porto Editora
W  0  Ei  0
- ou expansão rápida de um gás
W  0  Ei  0
Marília Peres
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TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
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:
E i  0  W  Q  0
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
p de transformação
ç
verifica-se
sempre em situações de compressão e
de expansão lenta de um gás, agitação
mecânica, etc.
Fonte: http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter
Marília Peres
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TRANSFORMAÇÕES ISOBÁRICAS
 As transformações isobáricas ocorrem a
pressão constante.
 A variação da energia interna nestas
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
p de transformação
ç ocorre no
aquecimento ou arrefecimento de um líquido
em sistema aberto, onde a pressão é
constante e igual à atmosférica
Marília Peres
Fonte: Porto Editora
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TRANSFORMAÇÕES ISOCÓRICAS
 As transformações isocóricas
ocorrem 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
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Marília de
Peres
Adaptado
Amélia Fabião
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Marília de
Peres
Adaptado
Amélia Fabião
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Marília Peres
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
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/3779/mudfases%20lapeq.swf?sequence=1
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Marília Peres
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Adaptado de Amélia Fabião.
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Marília Peres
Aumento
de
Entropia
(SS)
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Ver: http://www.youtube.com/watch?v=Tay3-2WKQ5Y
Adaptado de Amélia Fabião
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Marília Peres
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