Leis da Termodinâmica – Vestibular

Leis da Termodinâmica

O que são as Leis da Termodinâmica: As Leis da Termodinâmica são princípios fundamentais que regem as trocas e transformações de energia em sistemas físicos. A Primeira Lei, também conhecida como Lei da Conservação da Energia, afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada. A Segunda Lei trata da entropia, indicando que a desordem total de um sistema e seu entorno sempre aumenta. A Terceira Lei estabelece que a entropia de um cristal perfeito é zero no zero absoluto de temperatura.

Como funcionam: A Primeira Lei é essencial para entender as relações entre trabalho, calor e energia interna. A Segunda Lei explica a direção das reações químicas e físicas e é a base para o conceito de eficiência energética. A Terceira Lei fornece uma referência para a medida de entropia.

O que não pode faltar para a prova: Compreender essas leis é crucial para resolver problemas relacionados a calor, trabalho, energia e entropia. Questões podem incluir cálculos de variações de energia em processos físicos e químicos, análises de ciclos termodinâmicos, e interpretações da direção e espontaneidade de reações.

Exercício Resolvido

Se 200 J de trabalho são realizados em um sistema e 50 J de calor são liberados pelo sistema, qual é a variação da energia interna do sistema?

1. +150 J
2. −150 J
3. +250 J
4. −250 J
5. 0 J

Resposta: a) +150 J. De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, , onde é a variação da energia interna, é o calor e é o trabalho. Assim, .

Exercícios Propostos

1. Em um processo termodinâmico, um sistema absorve 100 J de calor e realiza 40 J de trabalho. Qual é a variação da energia interna do sistema?

1. +60 J
2. −60 J
3. +140 J
4. −140 J
5. 0 J

Resposta: c) +140 J. Aplicando a Primeira Lei da Termodinâmica, .

2. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, qual das seguintes afirmações é verdadeira?

1. A energia em um sistema fechado sempre diminui.
2. A entropia de um sistema isolado pode diminuir.
3. O calor flui espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente.
4. Em um processo espontâneo, a entropia do universo aumenta.
5. A entropia é irrelevante em reações químicas.

Resposta: d) Em um processo espontâneo, a entropia do universo aumenta. Isso está de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica.