Lei zero da termodinâmica

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Leis da termodinâmica
0. Lei zero da termodinâmica
1. Primeira lei da termodinâmica
2. Segunda lei da termodinâmica
3. Terceira lei da termodinâmica

A lei zero da termodinâmica afirma que "Se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T, A e B estão em equilíbrio térmico entre si"[1] Essa lei permite a definição de uma escala de temperatura, como por exemplo, as escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Réaumur, Rankine, Newton e Leiden.

O conceito intuitivo que temos sobre temperatura é muito subjetivo. Se em um dia frio tocarmos em um objeto de madeira e em um de metal, ambos à temperatura ambiente, por exemplo, teremos a impressão de que o objeto de metal está mais frio. Isso ocorre porque, como nosso corpo não está em equilíbro térmico com eles, haverá troca de energia em forma de calor entre nosso corpo e os objetos. Como o metal é melhor condutor que a madeira, o calor será transferido mais rapidamente e é essa troca rápida de energia que nos dá a impressão de que o material está mais frio. Surgiu a necessidade, então, de um conceito de temperatura que fosse absoluto, que não dependesse somente da nossa percepção de quente e frio.

Na primeira situação, os blocos A e B estão isolados termicamente, ou seja, não há troca de calor entre eles. Entretanto ambos podem trocar energia na forma de calor com o bloco C. Essa troca se dá enquanto os blocos não estiverem em equilíbrio térmico. Na segunda situação, a parede isolante está separando o bloco C dos outros. Embora haja uma parede de material condutor entre A e B, não ocorre troca de calor. Isso é explicado pela Lei Zero da Termodinâmica que afirma que se A e B estão em equilíbrio térmico com C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.

No ano de 1853, Rankine definiu temperaturas iguais da seguinte maneira: "Duas porções de matéria são ditas como tendo temperaturas iguais se nenhuma delas tente a transferir calor a outra".[2] Isso significa que quando os corpos estão em equilíbrio térmico, não há uma diferença de energia térmica entre eles, portanto não ocorre transferência de calor.

Quando um corpo é aquecido ou resfriado, certas características podem se modificar como por exemplo volume, comprimento ou resistência elétrica. A variação dessas características pode ser relacionada a sua variação de temperatura e a partir disso é possível criar um instrumento que meça a temperatura em uma certa escala. A escala de temperatura Celsius define a temperatura de solidificação da água, formando gelo, como sendo zero graus Celsius (0°C) e a de ebulição da água a partir do estado líquido como sendo 100°C, quando submetidos à pressão de 1 atmosfera. Já a escala Fahrenheit, define a temperatura do gelo como 32°F e a do vapor como 212°F, quando submetidos à pressão de 1 atmosfera. A de Newton tomou referencias o congelamento e a temperatura do corpo humano (36,36°C), respectivamente 0°N e 12°N.


Esse artigo possui trechos traduzidos da versão em inglês.

Referências

  1. Halliday David e Krane Kenneth S.. Física 2, Quinta edição. Editora LTC. Gaspar Alberto. Física Série Brasil, 1ª edição. Editora Ática.
  2. Truesdell, C.A. (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822-1854, Springer, New York, ISBN 0-387-90403-4, page 262.
  • Halliday, Resnick e Walker; Fundamentos de Física – Volume 2 - 8ª edição
  • Sears e Zemansky; Física II – Termodinâmica e Ondas - 10ª edição
  • Tipler, Paul A; Física - Volume 1 - 5ª edição, página 597

Temperatura

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