Leis da Termodinâmica

A 1ª Lei da Termodinâmica é o princípio da conservação de energia. Ela é expressa pela equação Q = ΔU + τ, onde Q é o calor (positivo quando recebido, negativo quando cedido), ΔU é a variação de energia interna e τ é o trabalho.

Existem quatro processos termodinâmicos importantes: Isotérmico $temperatura constante, ΔU = 0$, Isovolumétrico $volume constante, τ = 0$, Isobárico $pressão constante, τ = p·ΔV$ e Adiabático $sem troca de calor, Q = 0$.

A 2ª Lei da Termodinâmica estabelece que o calor não flui espontaneamente de um corpo de temperatura menor para um de temperatura maior. Processos naturais ocorrem com degradação de energia. Uma consequência importante: não existe máquina capaz de transformar integralmente calor em trabalho.

💡 O rendimento de uma máquina térmica é calculado por η = |τ|/|QQ|, sendo limitado pelo Ciclo de Carnot (a máquina mais eficiente possível), que relaciona temperaturas e calor: QE/QQ = TE/TQ.

A Máquina de Carnot opera em quatro etapas: expansão isotérmica, expansão adiabática, compressão isotérmica e compressão adiabática. Um refrigerador funciona como uma máquina térmica ao contrário, com eficiência ε = |QF|/|τ|.

A 3ª Lei da Termodinâmica é representada por ΔS = Q/T, onde ΔS é a variação de entropia, relacionando calor e temperatura absoluta.