Termodinâmica: Conceitos Iniciais e Definição

1) Introdução:

A termodinâmica vem sendo estudada desde a antiguidade, muitos estudos haviam sido estudados pelos Gregos, Romanos, Babilônios e etc. Mas o grande avanço da termodinâmica veio no século XIX, e também muito associado a revolução industrial, as máquinas térmicas e no avanço das indústrias de manufaturas. A grande visão dos cientistas era a transformação da energia em trabalho.

Para entendermos como funciona a Termodinâmica e como os estudos são dados, precisamos definir alguns conceitos elementares. Esses conceitos são: Sistema, vizinhança, fronteira e suas propriedades.

2) Definição de Sistemas:

Sistema: É o objeto de estudo, onde vamos analisar suas propriedades, suas reações e seus processos. É o que vamos considerar como objeto de estudo.
Vizinhança: É a região externa do sistema, não faz parte do objeto de estudo.
Fronteira: Como o próprio nome diz, é a fronteira entre a vizinhança e o sistema. É o que divide os dois: De um lado o sistema, de outro a vizinhança.

3) Tipos de Sistemas:

Dois tipos básicos de sistemas: Sistema fechado e Volume de Controle.

a) Sistema Fechado: É um sistema definido pela quantidade de matéria fixa, não pode haver transferência de massa a partir da sua fronteira.

A.1) Sistema Isolado: É um sistema no qual não há nenhuma interação entre o sistema e a fronteira. Essas interações são: Força, Energia, Massa, etc.

b) Sistema aberto: É um sistema onde há troca de massa e energia.

c) Volume de Controle: Região no espaço no qual a massa pode escoar de uma região para outra dentro do sistema.

O conhecimento do sistema, fronteira e vizinhança são essenciais para qualquer projeto de Engenharia. O objetivo de um estudo não pode ser interferido por agentes externos, a não ser que o objetivo seja realmente ver a interação externa, fique com isso em mente!

4) Descrição dos Sistemas e seus Comportamentos:

a) Abordagens Macroscópicas e Microscópicas: Um sistema possui diversas propriedades mensuráveis, como por exemplo a pressão, volume, temperatura e etc. A medida que observamos mudanças de propriedades de um sistema, temos duas visões de análise: Macroscópica e Microscópica. Porém a grande maioria das análises de sistemas térmicos são visados a partir da análise macroscópica que é uma consequência da reação global das partículas e moléculas que compões o sistema. Fazer cálculos moleculares são muito mais complexos que fazer cálculos com propriedades globais, por isso a tendência de estudar um sistema é de forma macroscópica.

b) Propriedade, Estado, e Processo de um sistema:

Propriedade: É a característica macroscópica de um sistema (massa, volume, energia, pressão e temperatura).
Estado: É a condição do sistema a partir de suas propriedades. O estado de um sistema pode ser determinado com valores de algumas propriedades, e com esses valores, descobrir teoricamente valores de outras propriedades de análise.
Processo: É quando há uma alteração de estado de um sistema, ou seja, quando uma propriedade muda, essa mudança originará em outras mudanças em variantes que se encontram no sistema, essa mudança chamamos de processo.
Estado Estacionário: É o estado no qual um sistema não passa por um processo de um instante a outro. Ou seja o sistema está constantemente com as mesmas propriedades de t1 para t2.
Ciclo Termodinâmico: É uma serie de processos que ocorrem em um sistema, porém se houver um período em que as propriedades do sistema inicial for igual as propriedades do sistema final, chamamos esse fenômeno de ciclo termodinâmico.

Essas são as principais definições para o entendimento da termodinâmica, assim que houver necessidade, vamos explorar alguns outras definições e conceitos. Espero que tenham gostado do artigo. Grande Abraço e bons estudos!