Na busca pelo entendimento e pela resolução de problemas na provas de Física variadas, as Leis da Termodinâmica assumem um papel de destaque, pois, além de abrangente, essa área da Física é muito intrigante com as suas teorias. Assim, entende-se que ela se dedica ao estudo das leis que regem as transformações de energia térmica em trabalho mecânico e vice-versa, além de explorar as propriedades dos sistemas termodinâmicos.
No post de hoje, falarei sobre essas leis e a sua importância nos mais variados tipos de provas.
Primeira Lei da Termodinâmica
Dada como um dos conceitos mais importantes da física, a Primeira Lei da Termodinâmica, estabelece o princípio da conservação da energia para sistemas termodinâmicos. Ou seja, ela simplesmente afirma que: a variação da energia interna de um sistema é igual ao calor trocado com o meio externo menos o trabalho realizado pelo sistema. Portanto, ela nada mais é do que a energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo.
Agora, depois de você saber a definição da `Primeira Lei da Termodinamica, é hora de praticar um pouquinho sobre isso, pois, sem a prática não há a perfeição!
1 – Um recipiente contendo um gás ideal é submetido a um processo termodinâmico no qual a energia interna do gás aumenta. Porém, durante esse processo, o calor adicionado ao sistema é de 500 J e o trabalho realizado pelo sistema é de 300 J. Sendo assim, qual é a variação da energia interna do gás?
A) 200 J
B) 300 J
C) 500 J
D) 800 J
E) 1000 J
Bora resolver um exercício sobre Leis da Termodinâmica?
A primeira coisa que você tem que saber sobre a primeira lei é que a variação de energia interna de um sistema (Δ) é dada pela diferença entre o calor adicionado ao sistema (Q) e o o trabalho realizado pelo sistema(W). Sendo assim, temos a seguinte fórmula:
ΔU = Q-W
Substituindo os valores, temos:
ΔU = 500 J – 300 J = 200 J.
Portanto, a a variação da energia interna do gás é de 200 J, ou a letra A.
Leis da Termodinâmica: A segunda Lei
Já a Segunda Lei da Termodinâmica é crucial para compreendermos a direção dos processos termodinâmicos, pois, ela nos mostra a qualidade da irreversibilidade desses processos. Mas, além disso, ela é intrinsecamente ligada ao conceito de entropia, que nada mais é do que uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Em outras palavras, a entropia de um sistema isolado sempre aumenta ao longo do tempo, refletindo a tendência natural dos sistemas para a desordem.
Agora, ao falarmos do ENEM, por exemplo, é comum encontrar questões que exploram os ciclos térmicos, como o famoso Ciclo de Carnot, que é um modelo idealizado de máquina térmica. Sendo assim, compreender como calcular a eficiência de uma máquina térmica e entender os princípios por trás desses ciclos é essencial para resolver esse tipo de questão.
No entanto, compreende-se que a eficiência de uma máquina térmica é determinada pela relação entre o trabalho realizado e a energia térmica fornecida.
Para se preparar adequadamente para a prova de Física do ENEM e dominar os conceitos da Termodinâmica, é fundamental ir além da simples memorização. Diante de tal fato, vou disponibilizar mais uma questão da minha pasta de questões à você.
Pegue papel e caneta e vamos calcular!
2- Uma usina de energia opera um Ciclo de Carnot entre as temperaturas de 600 K e 300 K. Sabendo que a eficiência de um ciclo de Carnot é a maior possível entre duas temperaturas dadas, qual é a eficiência máxima teórica que essa usina pode alcançar? Além disso, explique por que na prática a eficiência real das usinas de energia é sempre menor do que a eficiência do Ciclo de Carnot.
a) 25%
b) 50%
c) 75%
d) 100%
Agora, vamos à resolução:
Para calcular a eficiência máxima teórica do Ciclo de Carnot, usamos a fórmula:
η=1−T1/T2
Substituindo, temos:
η=1−600/300
η=1−0,5
η=0,5
η=50%
Portanto, a eficiência máxima teórica que a usina pode alcançar é de 50%.
Considerações sobre como estudar as Leis da Termodinâmica:
Acredito que você, meu caro gurunauta deve buscar entender como aplicar esses conceitos a situações práticas do cotidiano e a problemas específicos que serão apresentados na prova. No entanto, a resolução de exercícios variados e a compreensão da lógica por trás das soluções são fatores essenciais para fixar os conceitos e desenvolver a habilidade de aplicá-los a diferentes contextos.
Sendo assim, é altamente recomendável utilizar recursos visuais, como diagramas, gráficos e esquemas, para auxiliar na compreensão dos problemas e na visualização das soluções. Esses recursos podem fornecer uma representação mais clara e intuitiva dos conceitos abordados na Termodinâmica. Outro fator é que também facilitam o processo de aprendizagem e ajudam os estudantes a se prepararem de forma mais eficaz para o ENEM.
Portanto, ao estudar Termodinâmica para o ENEM ou qualquer outro tipo de vestibular, lembre-se de:
“Não apenas de memorizar fórmulas e definições, mas também de buscar entender os princípios subjacentes e de praticar a aplicação desses conceitos a diferentes situações. Pois, com dedicação e prática, você estará bem preparado para enfrentar qualquer desafio relacionado a esse tema na prova.“
Tenho certeza que com essas dicas e mais alguns posts do nosso blog você irá muito bem.
Afinal, temos informação privilegiada que é passada a cada post para que você fique por dentro das questões que poderão lhe ajudar ao lembrar conceitos na hora da prova!
Sucesso e até o próximo post!
