A Lei Zero da Termodinâmica

Termodinâmica

Às vezes, quando as pessoas apresentam argumentos, cometem o erro de não definir seus termos. Duas pessoas vão discutir de um lado para o outro e, apenas uma hora depois, perceberão que estão realmente discutindo sobre o significado das palavras. A lei zero da termodinâmica é mais ou menos como esses argumentos – não é profunda ou extremamente importante, mas você tem que tirá-la do caminho ou todo o resto se torna uma perda de tempo. Mas antes de falarmos sobre a lei zero, primeiro precisamos definir a termodinâmica.

A termodinâmica é o estudo do movimento da energia térmica. Isso inclui os tipos de transferência de calor (condução, convecção e radiação), mudanças de fase (ou estado), a relação entre energia e trabalho, motores térmicos e, claro, as leis da termodinâmica , que falam sobre como e por que o calor se move .

As leis da termodinâmica são centrais para a termodinâmica como um todo. Eles são como os suportes sobre os quais tudo o mais é construído. Mas as primeiras duas ou três leis da termodinâmica também precisam de seu próprio apoio – não adianta falar sobre temperatura, por exemplo, se você não sabe o que é temperatura. Esse fundamento é a lei zero da termodinâmica.

A Lei Zero

Talvez isso seja confuso, então vamos decompô-lo. Em primeiro lugar, o que é equilíbrio térmico? Equilíbrio térmico é quando dois sistemas ou objetos não têm fluxo de calor entre eles, apesar de estarem conectados por um caminho permeável ao calor. Quando isso acontece na vida real?

Bem, o calor sempre se transfere espontaneamente de lugares quentes para lugares frios. Essa, por acaso, é uma maneira de afirmar a 1ª lei da termodinâmica. Mas isso significa que, para que o calor não flua quando puder, os dois objetos ou sistemas devem estar à mesma temperatura.

Portanto, podemos reafirmar a lei zero da termodinâmica assim: Se o sistema (ou objeto) A é a mesma temperatura do sistema (ou objeto) B, e também é a mesma temperatura do sistema (ou objeto) C, então B e C devem também ser a mesma temperatura.

Escrita assim, de repente a lei zero se torna realmente óbvia. Obviamente, se o objeto A tiver a mesma temperatura que B e C, então B e C terão a mesma temperatura que o outro. Então, por que estamos falando de algo tão óbvio?

Nós, assim como todos os bons debatedores, estamos definindo nossos termos. Sem definir o que queremos dizer com temperatura, o resto das leis da termodinâmica perdem seu significado. Estamos mostrando que a temperatura é uma propriedade de uma substância que é consistente de uma substância para outra. Estamos concordando que esse é o tipo de temperatura a partir da qual todos vamos discutir a termodinâmica. E assim, apesar de simples, é a lei mais importante de todas.

Resumo da lição

A lei zero da termodinâmica diz que se o sistema (ou objeto) A está em equilíbrio térmico com o sistema (ou objeto) B, e também está em equilíbrio térmico com o sistema (ou objeto) C, então B e C também devem estar em equilíbrio térmico um com o outro. Equilíbrio térmico é quando dois sistemas ou objetos não têm fluxo de calor entre eles, apesar de estarem conectados por um caminho permeável ao calor. Isso acontece na vida real quando dois objetos têm a mesma temperatura.

Escrita de forma mais simples, a lei zero diz que se o objeto A tem a mesma temperatura que B e C, então B e C têm a mesma temperatura que o outro. Isso pode parecer muito óbvio, mas nossa compreensão da temperatura é a base sobre a qual o resto da termodinâmica é construído.

Resultados de Aprendizagem

Depois de concluir esta lição, você será capaz de:

Defina a termodinâmica e identifique os tópicos que ela abrange
Entenda por que as leis da termodinâmica são tão importantes e a lei zero em particular
Descreva a lei zero da termodinâmica
Explique o que é equilíbrio térmico