Lei Zero da Termodinâmica
Essa Lei é chamada de Lei Zero justamente porque ela serve de base para praticamente tudo que estudaremos na Termodinâmica. Bom, vamos lá: essa Lei diz que, se um copo de água e um pedaço de ferro estão em equilíbrio térmico, então, alguma coisa em comum existe entre eles. Em outras palavras, ela diz que, independentemente de quais sejam os materiais ou as formas de dois objetos, se eles estiverem em equilíbrio térmico, então alguma coisa deve ser igual entre eles. E muito provavelmente você sabe o que é essa “coisa”, não é? Se você pensou que é a temperatura, você está completamente certo!
“Considere três corpos A, B e C. Se A está em equilíbrio térmico com B, e B está em equilíbrio térmico com C, então A está em equilíbrio térmico com C.”
Você pode achar que a afirmação da Lei Zero não faz muito sentido, afinal, conseguimos deduzir o que ela diz intuitivamente. Mas esse é o propósito dela! Além disso, é esta Lei que nos permite usar um termômetro. Ela garante que, se você checar a temperatura de uma piscina com um termômetro e depois checar a sua temperatura e o resultado for o mesmo, a sua temperatura é igual à da piscina.
Primeira Lei da Termodinâmica
Lembra, lá em Mecânica, quando vimos que a energia total era conservada em sistema isolados? Bem, a Primeira Lei da Termodinâmica trata exatamente disso! A grande diferença é que aqui faremos uma análise para sistemas termodinâmicos que podem receber calor e realizar trabalho. Partiremos do princípio de que um sistema não pode criar ou consumir energia, apenas trocar com o meio em que está inserido. Pronto para entender esta Lei? Vamos lá!
A Primeira Lei da Termodinâmica diz que podem acontecer duas coisas quando um sistema recebe uma quantidade de calor (Q). A primeira coisa que pode acontecer é uma variação da energia interna. Lembra com o que a energia interna está diretamente relacionada? Isso aí! Com a temperatura! Então, podemos concluir que, se um sistema recebe calor, sua temperatura pode aumentar. A outra coisa que pode acontecer é esse gás realizar trabalho. Lembra com o que o trabalho está relacionado? Com a variação de volume! Concluímos que, ao receber calor, um gás pode se expandir. As duas coisas juntas podem acontecer também! Assim, a soma dessas duas parcelas é igual ao calor recebido. Isso é descrito matematicamente através da seguinte equação:
OBSERVAÇÃO: Muitas vezes a Primeira Lei é apresentada com foco na energia interna. [ ΔU = Q – W ]
Pensando em um exemplo, quando colocamos um recipiente com gás sobre uma chama, ele receber calor dela e se expande, realizando trabalho e aumentando sua temperatura.