{"id":61842,"date":"2022-01-22T08:00:00","date_gmt":"2022-01-22T11:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/?p=61842"},"modified":"2024-09-23T14:02:31","modified_gmt":"2024-09-23T17:02:31","slug":"termodinamica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/","title":{"rendered":"Termodin\u00e2mica: o que \u00e9, f\u00f3rmulas e leis"},"content":{"rendered":"<p>A palavra <strong>termodin&acirc;mica <\/strong>surge a partir dos voc&aacute;bulos gregos therme e dynamis, que significam calor + movimento. Assim, essa &aacute;rea da f&iacute;sica escuta a energia em movimento e a influ&ecirc;ncia desse tr&acirc;nsito na press&atilde;o, volume e temperatura dos corpos.<p>No artigo de hoje, voc&ecirc; ver&aacute; um panorama geral com as principais informa&ccedil;&otilde;es sobre a termodin&acirc;mica, como suas f&oacute;rmulas e principais leis. No decorrer da explica&ccedil;&atilde;o voc&ecirc; encontrar&aacute; a resolu&ccedil;&atilde;o de exerc&iacute;cios de vestibulares que cobram esse tema. Leia agora!<\/p><div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_76 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-transparent ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Navegue pelo conte\u00fado<\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Definicao-de-termodinamica\" >Defini&ccedil;&atilde;o de termodin&acirc;mica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Conceitos-fundamentais-em-termodinamica\" >Conceitos fundamentais em termodin&acirc;mica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Leis-da-Termodinamica\" >Leis da Termodin&acirc;mica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Questao-sobre-termodinamica\" >Quest&atilde;o sobre termodin&acirc;mica<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Veja-mais-de-termodinamica-com-o-Estrategia\" >Veja mais de termodin&acirc;mica com o Estrat&eacute;gia<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-6\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/termodinamica\/#Veja-tambem\" >Veja tamb&eacute;m:<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-definicao-de-termodinamica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Definicao-de-termodinamica\"><\/span>Defini&ccedil;&atilde;o de termodin&acirc;mica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A termodin&acirc;mica est&aacute; inserida nos estudos da <strong>termologia<\/strong>, ficando respons&aacute;vel por entender os sistemas f&iacute;sicos, as caracter&iacute;sticas deles e os processos a que est&atilde;o sujeitos. De maneira objetiva, se dedica a compreens&atilde;o da<strong> troca de calor<\/strong> entre os corpos e a rela&ccedil;&atilde;o dele com a <strong>realiza&ccedil;&atilde;o de trabalho<\/strong>.<\/p><p>Em termos hist&oacute;ricos, essa ci&ecirc;ncia se fortaleceu com a cria&ccedil;&atilde;o das <strong>m&aacute;quinas <\/strong>a vapor, durante a <strong>primeira revolu&ccedil;&atilde;o industrial<\/strong>. As ondas de calor e as trocas t&eacute;rmicas propiciavam o funcionamento desses dispositivos.&nbsp;<\/p><p>Com o estudo e entendimento das leis termodin&acirc;micas, ficou mais f&aacute;cil aumentar a <strong>efici&ecirc;ncia <\/strong>das m&aacute;quinas e, consequentemente, favorecer a <strong>lucratividade <\/strong>das f&aacute;bricas, no s&eacute;culo XIX.<\/p><p>Atualmente, diversos equipamentos do cotidiano utilizam princ&iacute;pios termodin&acirc;micos: <strong>carros<\/strong>, <strong>refrigeradores<\/strong>, aparelhos de ar condicionado, geladeiras e aparelhos utilizados no processamento dos derivados de petr&oacute;leo, por exemplo.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-conceitos-fundamentais-em-termodinamica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Conceitos-fundamentais-em-termodinamica\"><\/span>Conceitos fundamentais em termodin&acirc;mica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Como a termodin&acirc;mica est&aacute; atrelada &agrave; realiza&ccedil;&atilde;o de trabalho, &eacute; importante que algumas ideias estejam presentes no racioc&iacute;nio, o que facilita o desenvolvimento das quest&otilde;es.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-sistema-nbsp\">Sistema&nbsp;<\/h3><p>Um<strong> sistema termodin&acirc;mico<\/strong> &eacute; o conjunto de elementos que est&atilde;o sendo estudados. Ele &eacute; definido por limites preestabelecidos e, nessa regi&atilde;o, ser&atilde;o observados os processos energ&eacute;ticos.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-estado-nbsp\">Estado&nbsp;<\/h3><p>Cada sistema possui um <strong>estado<\/strong>, que determina suas caracter&iacute;sticas como press&atilde;o, volume, temperatura, massa, entropia, entre outras. &Eacute; importante dizer que pode haver varia&ccedil;&atilde;o de estado, em diferentes intervalos de tempo.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-equilibrio-nbsp\">Equil&iacute;brio&nbsp;<\/h3><p>Quando o estado de um sistema torna-se imut&aacute;vel, encontra-se uma situa&ccedil;&atilde;o de <strong>equil&iacute;brio termodin&acirc;mico <\/strong>&mdash; no qual n&atilde;o s&atilde;o notadas troca de energia ou massa, rea&ccedil;&otilde;es qu&iacute;micas, nem a atua&ccedil;&atilde;o de for&ccedil;as resultantes externas.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-processo-termodinamico\">Processo termodin&acirc;mico<\/h3><p>Quando ocorrem trocas de energia ou transforma&ccedil;&otilde;es f&iacute;sico-qu&iacute;micas, o estado do sistema se altera. A altera&ccedil;&atilde;o de um estado para outro &eacute; chamada de <strong>processo termodin&acirc;mico<\/strong>.&nbsp;<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-temperatura-nbsp\">Temperatura&nbsp;<\/h3><p>A temperatura &eacute; uma grandeza f&iacute;sica escalar que mede a <strong>agita&ccedil;&atilde;o <\/strong>presente nas mol&eacute;culas de um determinado corpo, em um momento espec&iacute;fico. Quanto maior a temperatura, mais agitada est&atilde;o as part&iacute;culas; quanto menor essa grandeza, mais &ldquo;calmas&rdquo; elas se encontram.<\/p><p>Sua unidade de medida padr&atilde;o &eacute; o Kelvin (K). Cotidianamente, entretanto, os term&ocirc;metros fornecem valores em Celsius (&ordm;C), no Brasil; e em Fahrenheit (F&ordm;), nos Estados Unidos da Am&eacute;rica.<\/p><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter is-resized\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh4.googleusercontent.com\/8dpnKkaSqzjoMeoEHSQqNceivOdHle4p7Vry4bZTc0Y8ED1TxZAzcDj8RbysyKE66831L0bKspGlTsq9V_N3Sv98d3xZTXcNM7puEzBZwbK1miRvVldLdtxhVn9JIkLsaIpNRps4\" alt=\"Termodin&acirc;mica - temperatura e term&ocirc;metro\" style=\"width:414px;height:406px\"><figcaption class=\"wp-element-caption\"><em>Imagem: Reprodu&ccedil;&atilde;o\/Wikimedia<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-calor\">Calor<\/h3><p>Quando dois sistemas de temperaturas diferentes est&atilde;o em contato, a energia &eacute; <strong>transferida do corpo de maior agita&ccedil;&atilde;o molecular para aquele que tem menor grau termom&eacute;trico<\/strong>. &Agrave; energia t&eacute;rmica em tr&acirc;nsito d&aacute;-se o nome de calor, medido em calorias (cal) ou joules (J).<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-energia-interna\">Energia interna<\/h3><p>&Eacute; a grandeza que mensura a <strong>soma da energia cin&eacute;tica das part&iacute;culas<\/strong> em um corpo. Assim, quanto maior a temperatura, maior a agita&ccedil;&atilde;o das mol&eacute;culas, maior o valor da energia cin&eacute;tica e, consequentemente, maior a energia interna no sistema.<\/p><p>+ Veja tamb&eacute;m: <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/formulas-fisica-enem\/\" target=\"_blank\">F&oacute;rmulas de F&iacute;sica mais comuns do Enem e outros vestibulares<\/a><\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-leis-da-termodinamica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Leis-da-Termodinamica\"><\/span>Leis da Termodin&acirc;mica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Assim como os grandes eixos de estudo na f&iacute;sica, existem quatro principais leis que regem a termodin&acirc;mica, que descrevem as propriedades dos sistemas termodin&acirc;micos.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-lei-do-equilibrio-termico\">Lei do equil&iacute;brio t&eacute;rmico<\/h3><p>Conhecido tamb&eacute;m como lei zero da termodin&acirc;mica, esse enunciado diz respeito &agrave; tend&ecirc;ncia dos corpos ao equil&iacute;brio. Afirma-se, nesse caso, que: quando dois ou mais corpos est&atilde;o em contato com <strong>diferentes temperaturas<\/strong>, elas tendem a se <strong>igualar <\/strong>ao longo do tempo.&nbsp;<\/p><p>Para que isso ocorra, <strong>os corpos de maior temperatura emitem calor para os de menores temperaturas<\/strong>, at&eacute; que todos estejam com o mesmo grau de agita&ccedil;&atilde;o das mol&eacute;culas.<\/p><p>Tal fato explica a sensa&ccedil;&atilde;o de frio ou calor sentida pelo corpo humano: quando tocamos uma pedra de gelo, estamos transmitindo calor para aquele corpo e os neur&ocirc;nios enviam essa informa&ccedil;&atilde;o como sinaliza&ccedil;&atilde;o para o frio.&nbsp;<\/p><p>De modo an&aacute;logo, quando est&aacute; muito calor (principalmente nas zonas tropicais), o <strong>corpo est&aacute; recebendo<\/strong> energia do ambiente, o que causa o aumento da temperatura.&nbsp;<\/p><p>&Eacute; importante ressaltar que a fisiologia humana trabalha para que as temperaturas n&atilde;o se igualem ao do meio ambiente, permitindo que estejam em um equil&iacute;brio com aproximadamente 36,5&ordm;C.&nbsp;<\/p><p>Caso esses mecanismos de controle n&atilde;o existissem, morrer&iacute;amos com quadros de hipertermia (febre) ou hipotermia (quando a temperatura corp&oacute;rea est&aacute; abaixo dos 35&ordm;C).&nbsp;<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-primeira-lei-da-termodinamica\">Primeira lei da termodin&acirc;mica<\/h3><p>Conhecida por <strong>lei da conserva&ccedil;&atilde;o da energia<\/strong>, a <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/primeira-lei-da-termodinamica\/\" target=\"_blank\">primeira lei da termodin&acirc;mica<\/a> indica que a varia&ccedil;&atilde;o da energia interna (&Delta;U) est&aacute; intimamente relacionada com a troca de calor com ambiente externo (Q) e o trabalho realizado (? ). Pode ser descrita pela f&oacute;rmula:<\/p><p><strong>Q = ? + &Delta;U&nbsp;&nbsp;<\/strong><\/p><p>Como <strong>? = p. &Delta;V<\/strong>, em que p &eacute; a press&atilde;o e V &eacute; o volume, temos que:<\/p><p><strong>Q = p. &Delta;V + &Delta;U&nbsp;&nbsp;<\/strong><\/p><p>Diante dessa lei, tamb&eacute;m s&atilde;o descritas 4 diferentes situa&ccedil;&otilde;es em que ocorrem os processos termodin&acirc;micos<\/p><ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Transforma&ccedil;&atilde;o isom&eacute;trica <\/strong>ou <strong>isovolum&eacute;trica <\/strong>&mdash; quando o processo acontece sem que aconte&ccedil;a varia&ccedil;&atilde;o de volume;<\/li>\n<\/ul><ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Transforma&ccedil;&atilde;o isob&aacute;rica <\/strong>&mdash; nos casos em que a press&atilde;o se mant&eacute;m a mesma;<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Transforma&ccedil;&atilde;o isot&eacute;rmica <\/strong>&mdash; quando a temperatura do sistema n&atilde;o se altera; e<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Transforma&ccedil;&atilde;o adiab&aacute;tica <\/strong>&mdash; quando os corpos n&atilde;o trocam calor com o meio externo.<\/li>\n<\/ul><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-segunda-lei-da-termodinamica\">Segunda lei da termodin&acirc;mica<\/h3><p>Essa lei adiciona o conceito de <strong>entropia<\/strong>, que mede a <strong>desorganiza&ccedil;&atilde;o <\/strong>das part&iacute;culas. Quanto maior a entropia, mais desorganizado &eacute; o sistema. Quanto menor ela for, ocorre maior organiza&ccedil;&atilde;o das mol&eacute;culas.<\/p><p>Estudos que embasam a segunda lei da termodin&acirc;mica indicam que o acontecimento de um processo termodin&acirc;mico irrevers&iacute;vel causa um <strong>aumento da entropia<\/strong> no sistema, caso n&atilde;o haja varia&ccedil;&atilde;o de temperatura.<\/p><h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-terceira-lei-da-termodinamica\">Terceira lei da termodin&acirc;mica<\/h3><p>A terceira e &uacute;ltima lei da termodin&acirc;mica diz respeito ao que conhecemos como <strong>zero absoluto<\/strong>, marcado por 0 K ou -273&ordm;C. O enunciado afirma que essa temperatura n&atilde;o &eacute; alcan&ccedil;&aacute;vel, j&aacute; que para isso a<strong> agita&ccedil;&atilde;o das mol&eacute;culas deveria ser igual a 0<\/strong>.<\/p><p>Os &aacute;tomos devem assumir um estado de imobilidade, entretanto, essa situa&ccedil;&atilde;o viola os princ&iacute;pios j&aacute; definidos na mec&acirc;nica qu&acirc;ntica. Al&eacute;m disso, tais afirma&ccedil;&otilde;es tamb&eacute;m corroboram para entendermos que <strong>nenhuma m&aacute;quina t&eacute;rmica apresenta um rendimento de 100%<\/strong> &mdash; de forma que sempre ocorre perda de energia para o meio.<\/p><figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<div class=\"cs-embed cs-embed-responsive\"><iframe title=\"F&iacute;sica para ENEM: No&ccedil;&otilde;es de Termodin&acirc;mica - Prof. Lucas Costa\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/57eGG4v82CY?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe><\/div>\n<\/div><\/figure><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-questao-sobre-termodinamica\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Questao-sobre-termodinamica\"><\/span>Quest&atilde;o sobre termodin&acirc;mica<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Centro Federal de Educa&ccedil;&atilde;o Tecnol&oacute;gica &ndash; MG 2009<\/p><p>Um g&aacute;s perfeito, durante uma transforma&ccedil;&atilde;o isom&eacute;trica, absorve uma quantidade de calor Q. Sendo &Delta;U a varia&ccedil;&atilde;o da energia interna e T o trabalho por ele realizado, &eacute; correto afirmar que<\/p><p>a) &Delta;U = 0 e T = Q.<br>b) &Delta;U = 0 e T = 0.<br>c) &Delta;U = T e Q = 0.<br>d) &Delta;U = Q e T = Q.<br>e) &Delta;U = Q e T = 0.<\/p><p>Considerando que a transforma&ccedil;&atilde;o &eacute; isom&eacute;trica, sabemos que n&atilde;o ocorreu varia&ccedil;&atilde;o do volume no g&aacute;s. Conforme a primeira lei da termodin&acirc;mica, a f&oacute;rmula que relaciona energia interna (U), trabalho e temperatura &eacute; Q = T + &Delta;U.<\/p><p>Como o trabalho &eacute; dado por T = p. &Delta;V e a <strong>&nbsp;<\/strong>&Delta;V = 0, T = p.0, ent&atilde;o <strong>T=0.<\/strong><\/p><p>Adicionando essa informa&ccedil;&atilde;o &agrave; f&oacute;rmula do calor, temos que: Q = 0 + &Delta;U, ou seja: <strong>Q=&Delta;U<\/strong>. Assim, a alternativa correta &eacute; a <strong>letra E<\/strong>.<\/p><p>+ Veja tamb&eacute;m: <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/fisica\/calorimetria-no-enem\/\" target=\"_blank\">Como Calorimetria cai no Enem<\/a><\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-veja-mais-de-termodinamica-com-o-estrategia\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Veja-mais-de-termodinamica-com-o-Estrategia\"><\/span>Veja mais de termodin&acirc;mica com o Estrat&eacute;gia<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Voc&ecirc; quer maior conhecimento sobre os processos f&iacute;sicos, termodin&acirc;micos, trabalho e energia? 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