Termodinâmica

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Sistema Termodinâmico

Região do espaço ou quantidade de matéria delimitada para estudo físico, separada do restante do universo por uma fronteira real ou imaginária.

Vizinhança (ou Meio Ambiente)

Tudo o que se encontra fora dos limites do sistema termodinâmico escolhido e que pode interagir com ele.

Sistema Aberto

Sistema que pode trocar tanto energia (calor e trabalho) quanto matéria através de suas fronteiras com a vizinhança.

Sistema Fechado

Sistema que permite trocas de energia (calor e trabalho) com o exterior, mas não permite a passagem ou troca de matéria.

Sistema Isolado

Sistema que não realiza nenhuma troca de energia nem de matéria com suas vizinhanças ao longo do tempo.

Fronteira Adiabática

Fronteira termodinâmica ideal que impede qualquer transferência de calor entre o sistema e o meio exterior.

Fronteira Diatérmica

Fronteira que permite a livre transferência de energia térmica (calor) entre o sistema e suas vizinhanças.

Estado Termodinâmico

Condição de um sistema descrita completamente por um conjunto específico de variáveis termodinâmicas macroscópicas.

Propriedade Intensiva

Propriedade que independe da massa ou do tamanho do sistema, tais como temperatura, pressão e massa específica.

Propriedade Extensiva

Propriedade cujo valor é diretamente proporcional à massa ou extensão do sistema, como volume, massa e energia interna.

Equilíbrio Térmico

Condição em que dois ou mais corpos em contato térmico deixam de trocar calor por estarem à mesma temperatura.

Equilíbrio Mecânico

Estado no qual não há forças resultantes não balanceadas ou gradientes de pressão dentro do sistema ou com o exterior.

Equilíbrio Químico

Estado em que não ocorrem reações químicas espontâneas nem transferência líquida de matéria entre as fases do sistema.

Equilíbrio Termodinâmico

Condição em que um sistema satisfaz simultaneamente o equilíbrio térmico, mecânico e químico de modo duradouro.

Lei Zero da Termodinâmica

Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si; fundamenta o conceito de termômetro.

Temperatura

Medida macroscópica da energia cinética média dos átomos ou moléculas que constituem uma substância.

Calor (Q)

Forma de energia em trânsito motivada unicamente por uma diferença de temperatura entre sistemas ou corpos adjacentes.

Trabalho Termodinâmico (W)

Energia transferida entre o sistema e sua vizinhança devido à ação de uma força ao longo de um deslocamento macroscópico.

Primeira Lei da Termodinâmica

Afirmação da conservação de energia: a variação da energia interna de um sistema é igual ao calor recebido menos o trabalho realizado.

Energia Interna (U)

Soma de todas as energias cinéticas microscópicas e potenciais de interação das partículas constituintes de um sistema.

Função de Estado

Grandeza cujo valor depende unicamente do estado atual do sistema, independente do caminho seguido para atingi-lo (ex: U, S, H).

Função de Caminho

Propriedade cujo valor acumulado depende inteiramente do trajeto ou processo percorrido entre os estados (ex: calor e trabalho).

Processo Quase-Estático

Processo idealizado realizado tão lentamente que o sistema permanece em equilíbrio termodinâmico em cada instante.

Processo Reversível

Processo ideal que pode ser invertido ao longo do mesmo caminho sem deixar nenhuma alteração residual no sistema ou na vizinhança.

Processo Irreversível

Processo natural real que não pode retornar ao estado inicial sem causar alterações permanentes no universo.

Processo Isobárico

Transformação termodinâmica que ocorre sob pressão constante ao longo de todo o percurso.

Processo Isocórico (ou Isovolumétrico)

Transformação termodinâmica que ocorre a volume constante, implicando que o trabalho mecânico de expansão é nulo.

Processo Isotérmico

Transformação em que a temperatura do sistema permanece constante, exigindo troca contínua de calor com uma fonte externa.

Processo Adiabático

Transformação que ocorre sem nenhuma troca de calor entre o sistema e o meio exterior (Q = 0).

Segunda Lei da Termodinâmica

Dita a direção dos processos naturais: a entropia total de um sistema isolado nunca decresce, tendendo ao valor máximo no equilíbrio.

Enunciado de Clausius

É impossível construir um dispositivo que transfira calor espontaneamente de um corpo frio para um corpo mais quente sem trabalho externo.

Enunciado de Kelvin-Planck

É impossível construir uma máquina térmica que opere em ciclo e converta integralmente em trabalho todo o calor recebido de uma fonte.

Entropia (S)

Medida do grau de dispersão da energia e da indisponibilidade térmica para produzir trabalho útil em um sistema.

Ciclo de Carnot

Ciclo teórico composto por duas expansões e duas compressões reversíveis (isotérmicas e adiabáticas), com rendimento máximo teórico.

Teorema de Carnot

Nenhuma máquina térmica operando entre dois reservatórios térmicos pode ser mais eficiente do que uma máquina reversível de Carnot.

Rendimento Térmico

Razão entre o trabalho líquido produzido por uma máquina térmica e a quantidade de calor absorvida da fonte quente.

Bomba de Calor

Dispositivo cíclico que utiliza trabalho mecânico para transferir energia térmica de uma região fria para uma quente para fins de aquecimento.

Refrigerador

Máquina térmica invertida cujo objetivo é remover calor de um ambiente em baixa temperatura consumindo trabalho externo.

Entalpia (H)

Definida como H = U + PV; representa o conteúdo de energia térmica trocado sob processos que ocorrem a pressão constante.

Energia Livre de Helmholtz (F ou A)

Potencial termodinâmico definido por U - TS; mede o trabalho útil máximo obtido de um sistema a volume e temperatura constantes.

Energia Livre de Gibbs (G)

Definida como H - TS; mede a espontaneidade de processos físicos e químicos mantidos a temperatura e pressão constantes.

Terceira Lei da Termodinâmica

A entropia de um cristal puro e perfeito aproxima-se de zero absoluto quando a temperatura termodinâmica tende a zero Kelvin.

Zero Absoluto (0 K)

Menor temperatura teórica possível, correspondente ao estado de energia cinética molecular mínima dos sistemas.

Capacidade Térmica

Quantidade de energia térmica necessária para elevar a temperatura de um corpo em uma unidade de grau.

Calor Específico

Capacidade térmica dividida pela massa da substância; reflete a quantidade de calor para elevar 1 g de massa em 1 K.

Equação de Estado

Relação matemática funcional entre variáveis termodinâmicas como pressão, volume, temperatura e quantidade de matéria (ex: PV = nRT).

Efeito Joule-Thomson

Variação de temperatura que um gás real experimenta ao expandir-se através de uma válvula sem troca externa de calor.

Potencial Químico (µ)

Variação da energia livre de um sistema ao introduzir uma partícula ou mol adicional a temperatura e pressão fixas.

Regra das Fases de Gibbs

Relação matemática (F = C - P + 2) que determina o número de graus de liberdade de um sistema heterogêneo em equilíbrio.

Degradação da Energia

Princípio derivado da Segunda Lei que afirma que em qualquer transformação real a qualidade da energia diminui com o aumento da entropia.