Como Aprender Termodinâmica

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Coescrito por Anne Schmidt

Referências

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A termodinâmica é o estudo da relação entre o calor e outras formas de energia. Trata-se, tecnicamente, de uma das ramificações da física que é considerada uma das disciplinas mais difíceis para estudantes universitários. Embora a termodinâmica seja às vezes bastante confusa, você certamente a vencerá com esforço e dedicação suficientes. Trabalhando duro e mantendo o foco nas aulas, estará no caminho certo para dominar esse assunto tão interessante.

Question 1 de 7:

A termodinâmica é difícil de se aprender?

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    Os conceitos na termodinâmica tendem a ser razoavelmente complexos, havendo uma boa quantidade de matemática envolvida. Como resultado, pode ser difícil acompanhar a matéria se você perdeu o fio da meada na relação entre a matemática e os conceitos, e vice-versa. A boa notícia é que alunos que mantêm o foco na sala de aula certamente se sairão melhores nessa disciplina. [1]
    • Há ainda muitos alunos que acham a termodinâmica fácil com respeito à dinâmica de fluidos, à química orgânica ou ao cálculo. A dificuldade é relativa, de modo que se você tem uma boa base em ciências e matemática não há razão para supor que essa disciplina será particularmente difícil.
    • Muitos alunos consideram as definições difíceis de acompanhar. Temas como energia interna e calor interno, por exemplo, podem parecer idênticos — mas são dois conceitos totalmente diferentes. [2]
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Question 2 de 7:

Como posso aprender a termodinâmica facilmente?

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    Você também se sairá bem se aprender conceitos importantes de química antes de mergulhar na termodinâmica. [3] Há muitos cálculos complexos nessa disciplina, de modo que entender de equações diferenciais e álgebra avançada o ajudará de forma dramática. [4]
    • Lembre-se de que, mesmo que não se considere pronto, a aula ficará muito mais fácil se você estiver focado e participar de todas as aulas. [5]
    • Muitas universidades exigem que você complete as disciplinas de física, equações diferenciais, álgebra e química orgânica antes de começar a estudar termodinâmica. [6]
Question 3 de 7:

Qual é a primeira lei da termodinâmica?

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    A energia pode transferir ou mudar seu formato, mas não surge do nada e tampouco pode ser completamente apagada. Essa lei é geralmente expressa pela equação , onde a energia interna de um sistema ( ) menos a energia interna de um segundo sistema ( ) é igual à transferência do calor ( ) menos o trabalho ( ). [7]
    • Na verdade, existe uma lei que veio antes da primeira (que foi apenas descoberta em primeiro lugar). Ela afirma que, quando dois objetos estão em equilíbrio termodinâmico com um terceiro objeto, ambos estão também em equilíbrio entre si. [8]
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Question 4 de 7:

Qual é a segunda lei da termodinâmica?

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    Basicamente, se você tem um objeto quente e um objeto frio, um ao lado do outro, o calor será transferido do objeto mais quente para o objeto mais frio. Na verdade, a segunda lei a firma que o oposto não pode ocorrer. [9] A equação é expressa como , onde a variação de (calor) dividida por (temperatura) é igual à variação na entropia ( ) em um sistema. [10]
    • A entropia é um conceito-chave na termodinâmica. Em poucas palavras, ela representa a quantidade de energia indisponível para a realização de trabalho. Muitos conceitos na termodinâmica dependem da compreensão da entropia. Você aprenderá muito a esse respeito desde o início das aulas.
Question 5 de 7:

Qual é a terceira lei da termodinâmica?

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    Essa afirmação pode parecer aleatória, mas basicamente consiste no seguinte: se não há calor, nenhum calor pode escapar. Desse modo, se você tem um objeto sem energia interna e sem temperatura, não existe entropia. [11] Não há equação relacionada a essa lei. [12]
    • Apenas pense na terceira lei da seguinte maneira: o calor tem a tendência de escapar em um sistema que não é fechado. Se não há calor, não há transferência. Isso pode parecer óbvio, mas trata-se de uma lei essencial quando se trata do comportamento do calor e da entropia.
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Question 6 de 7:

Quais são os conceitos básicos da termodinâmica?

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    A termodinâmica envolve mensurar e entender como o calor e outras formas de energia interagem entre si. Desse modo, conceitos como a conversão energética, o comportamento das moléculas e a energia cinética ou potencial são cruciais. A entropia é outro conceito importante. Você também aprenderá as diferenças entre sistemas abertos e fechados, o que também influencia no funcionamento do calor e da energia. [13]
    • Qualquer bom professor de termodinâmica abrangerá os conceitos-chave antes de entrar nos respectivos cálculos. Faça anotações de forma diligente nas aulas, faça perguntas quando os conceitos estiverem sendo explanados e você certamente se dará bem.
Question 7 de 7:

Qual é a importância da termodinâmica?

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    Se os seus planos envolvem construir um motor, estudar o comportamento das moléculas ou encontrar um meio mais eficiente de impedir incêndios, é preciso ter um entendimento concreto da termodinâmica. Esse conhecimento é também um pré-requisito em trabalhos em campos como engenharia, indústrias de combustíveis fósseis, aviação e biologia. [14]
    • Mesmo que não tenha planos de trabalhar em um campo relacionado à termodinâmica, você verá seus princípios por toda parte. Ela é a razão pela qual os seus eletrodomésticos funcionam ao serem conectados na tomada ou, ainda, porque a água a 21 °C parece fria à pele enquanto o ar. à mesma temperatura, não.
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Referências

  1. ↑ https://par.nsf.gov/servlets/purl/10018819
  2. ↑ https://www.researchgate.net/publication/226002663_Difficulties_in_Learning_Thermodynamic_Concepts_Are_They_Linked_to_the_Historical_Development_of_this_Field
  3. ↑ https://www.me.gatech.edu/files/ug/me3322.pdf
  4. ↑ https://www.tulane.edu/~sanelson/eens212/thermodynamics&metamorphism.htm
  5. ↑ https://par.nsf.gov/servlets/purl/10018819
  6. ↑ https://www.me.gatech.edu/files/ug/me3322.pdf
  7. ↑ https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/thermo1.html
  8. ↑ https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/thermo0.html
  9. ↑ http://galileo.phys.virginia.edu/classes/152.mf1i.spring02/LawsThermo.htm
  1. ↑ http://labman.phys.utk.edu/phys136core/modules/m3/entropy.html#:~:text=When%20a%20small%20amount%20of,units%20of%20Joules%20per%20Kelvin
  2. ↑ https://www.livescience.com/50776-thermodynamics.html
  3. ↑ https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/third-law-of-thermodynamics
  4. ↑ https://www.sfu.ca/~mbahrami/ENSC%20388/Notes/Intro%20and%20Basic%20Concepts.pdf
  5. ↑ http://blog.yalebooks.com/2019/04/24/thermodynamics-in-our-daily-lives/

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