Question

A partir dos seus conhecimentos prévios sobre as leis da termodinâmica (1a e 2a lei), de exemplos de como elas se se aplicam atualmente em várias situações do nosso cotidiano.

Answer 1

Resposta:

A primeira lei da termodinâmica diz que a variação de energia interna em um processo é dada por $\Delta U=Q-W$. Um exemplo de aplicação é explicar porque uma bomba de pneu se esquenta ao bombeá-la. Nesse caso, tem-se um processo adiabático (pois ocorre muito rápido), de forma que não há troca de calor. Logo, $\Delta U=-W$. Ao comprimir o ar, o trabalho é realizado sobre o gás e, portanto, é negativo. Logo, tem-se $\Delta U >0$. A energia interna $U$ de um gás ideal é função direta apenas da temperatura. logo, se a energia interna aumenta ($\Delta U >0$), a temperatura também irá aumentar ($\Delta T>0$). Uma análise análoga pode ser feita para explicar um efeito climático chamado dos ventos Chinooks, que acontece nos EUA. O ar frio desce a montanha com velocidades altíssimas e rapidamente aquece a temperatura de uma cidade abaixo da montanha.

A segunda lei da termodinâmica explica o funcionamento da geladeira (refrigerador), um dispositivo que opera em ciclos retirando calor de uma fonte fria e rejeitando calor para uma fonte quente. Pela segunda lei, esse processo não pode ocorrer naturalmente, sem realização de trabalho no ciclo (geladeira não funciona sem ligá-la na tomada). Além disso, pode-se entender o funcionamento dos motores dos carros. Tratam-se de máquinas térmicas: dispositivos que recebem calor de uma fonte quente (queima do combustível) para realizar trabalho (trabalho mecânico nas rodas). Contudo, a eficiência de uma máquina não pode ser 100%, sendo parte um calor rejeitado para a fonte fria (ambiente). Durante o funcionamento do motor, temos compressões e expansões dos cilindros do motor do carro, realizando trabalho e com etapas de troca de calor envolvidas.

A segunda lei também aborda o conceito de entropia, que se relaciona com a ordem natural dos processos. Isto explica porque o gelo naturalmente se derrete virando água por um processo natural, mas o inverso não ocorre.