12 EXEMPLOS DE SISTEMAS TERMODINÂMICOS - CIÊNCIA - 2024

Os sistemas termodinâmicos são objeto de estudo da termodinâmica. Um sistema pode ser definido como uma certa quantidade de matéria, ou uma região no espaço onde a atenção está focada na análise de um problema.

Por outro lado, o termo termodinâmica foi cunhado pelo físico e matemático britânico Thomson, que combinou as raízes gregas para calor (Θهμη: thermo) e potência ou força (δύναμις: dynamis).

A termodinâmica é o ramo da física responsável por estudar o calor e seu potencial de produção de energia, e as propriedades relacionadas a ambos os aspectos.

Tipos de sistemas termodinâmicos

Em primeira instância, alguns dos conceitos básicos relacionados aos sistemas termodinâmicos são meio ambiente, limite do sistema e universo.

O ambiente é tudo o que está externo ao sistema, e seu limite é a interface que o separa do ambiente. Finalmente, o universo é a combinação desses dois elementos.

Um sistema termodinâmico pode ser qualquer quantidade de substância, espécime ou máquina que está separada de seu ambiente de uma forma bem definida.

Essa separação pode ser real ou imaginária. Deve-se considerar também que nem a geometria, nem a composição química, nem o estado físico dos sistemas termodinâmicos são pré-determinados, portanto, qualquer um deles pode mudar.

Por outro lado, existem três tipos de sistemas termodinâmicos: fechado, aberto e isolado. Em sistemas fechados, a energia pode ser transferida entre o sistema e seus arredores, mas não a massa.

Se ambos podem ser transferidos, então é um sistema aberto. Por outro lado, se não houver nenhum tipo de interação com o ambiente, o sistema é isolado.

15 exemplos concretos de sistemas termodinâmicos

Sistemas fechados

Nos casos de sistemas termodinâmicos fechados, a matéria não cruza os limites do sistema. No entanto, a energia pode atravessá-lo, mas na forma de calor ou trabalho. Os sistemas a seguir ilustram esse tipo:

- Pistões pneumáticos vedados

-Refrigerante em um sistema de refrigeração

-Calorímetro

-O planeta Terra (obtém energia do Sol, mas praticamente não troca matéria com o exterior).

- Pote de pressão (se o sistema estiver totalmente fechado, há risco de explosão)

Sistemas abertos

Nesse tipo de sistema, há troca de energia com o meio ambiente, e não há impedimento para que a massa ou matéria ultrapasse os limites do sistema.

Além disso, o trabalho é feito no ou pelo sistema. Alguns exemplos de sistemas termodinâmicos abertos incluem:

- Água fervendo em uma panela sem tampa (o calor e o vapor, que são a matéria, escapam para o ar)

-Turbinas

-Compressores

- Trocadores de calor

-O corpo humano

Sistemas isolados

Um sistema isolado é aquele em que o trabalho não é realizado no ou pelo sistema. Nem o calor é removido ou adicionado do sistema.

Além disso, a matéria não flui para dentro ou para fora dela. Muito poucos sistemas termodinâmicos estão totalmente isolados. Exemplos disso são:

- Cilindro de aço vedado rígido contendo nitrogênio líquido

-Um traje de neoprene

- Cilindros de oxigênio

-O universo físico inteiro

-Uma garrafa térmica (para manter as coisas frias ou quentes)

Referências

1. Wu, C. (2002). Termodinâmica e análise de ciclos de engenharia baseada em computador inteligente. Nova York: Nova Publishers.
2. Nag, PK (2013). Termodinâmica de Engenharia. Nova Delhi: McGraw-Hill Education.
3. Han, F. (2017). Um Curso Moderno de Física Universitária: Óptica, Física Térmica, Física Moderna. Singapura: World Scientific Publishing Company.
4. Freiesleben Hansen, P. (2009). A Ciência dos Materiais de Construção. Londres: Springer Science & Business Media.
5. Rauf, BS (2012). Termodinâmica simplificada para engenheiros de energia. Geórgia: The Fermont Press.