quarta-feira, 2 de abril de 2014

Primeiro principio da termodinâmica

Ele é mais conhecido como principio da conservação da energia. e reza que a energia não pode ser criada e nem destruída. Considerando um sistema, a versão matemática  deste principio: a variação da energia  interna de um sistema é a soma das energias que atravessam a fronteira do sistema

Assim

image

Na esquerda está a variação de energia do sistema e na direita estão os trabalhos. A cada trabalho está associado um tipo de movimentação de energia.  O calor é uma forma de trabalho? A resposta é sim, mas trata-se  de uma modalidade degradada que não se recupera e nem se  transforma em outra modalidade de trabalho com  aproveitamento próxima a 100%. Uma termodinâmica construída com base na energia interna, no calor e uma única forma de trabalho é dita simples.Se mais de um trabalho for considerado a Termodinâmica é dita complexa. Tradicionalmente, o primeiro principio só considera trabalho o mecânico de expansão/ de gases e vapores.  Se outra modalidade de trabalho se inserir o primeiro princípio não fecha. Se o primeiro principio for aplicado a um reator fotoquímico, então o trabalho fotonico não pode ser ignorado e a movimentação de fótons através da fronteira do sistema tem que ser contabilizada. No caso de uma célula eletroquímica, o trabalho elétrico não pode  ser empurrado para debaixo do tapete.

Se a matéria atravessar a fronteira ela leva junto todo o seu conteúdo energético.  Isso significa que, nos sistemas abertos, o trabalho de movimentação material deve ser incluído no membro a direita.

Finalmente, nos sistemas onde ocorre expansão/contração o trabalho é

image

Neste caso, a força é a pressão e o deslocamento é a variação de volume. Numa célula eletroquímica a força é a  a força eletromotriz e o deslocamento é a carga. Agora é cada um por si. Perai. No caso do trabalho térmico? Neste caso a força é a temperatura e o deslocamento é a entropia,

 

image

 

Neste último caso, a força é temperatura absoluta e o deslocamento é a entropia.  A unidade SI de trabalho é o watts.  Isso serve como bússola na escolha.

Nenhum comentário:

Postar um comentário