{"id":147659,"date":"2020-04-02T10:59:14","date_gmt":"2020-04-02T12:59:14","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=147659"},"modified":"2020-04-02T10:59:14","modified_gmt":"2020-04-02T12:59:14","slug":"terceira-lei-da-termodinamica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/terceira-lei-da-termodinamica","title":{"rendered":"Terceira Lei da Termodin\u00e2mica"},"content":{"rendered":"

De acordo com a terceira lei da termodin\u00e2mica<\/strong>, a entropia de um cristal perfeito no zero absoluto \u00e9 exatamente igual a zero.<\/p>\n

A entropia de uma subst\u00e2ncia \u00e9 zero se a temperatura absoluta for zero<\/p>\n

A terceira lei define o zero absoluto e ajuda a explicar que a entropia, ou desordem, do universo est\u00e1 caminhando para um valor constante e diferente de zero.<\/p>\n

Qual \u00e9 a Terceira Lei da Termodin\u00e2mica?<\/strong><\/p>\n

As leis da termodin\u00e2mica expressam o comportamento da energia nos sistemas naturais, conforme expresso em nosso universo.<\/p>\n

Existem tr\u00eas leis da termodin\u00e2mica mais uma lei zero.<\/p>\n

A primeira lei da termodin\u00e2mica \u00e9 chamada lei de conserva\u00e7\u00e3o de energia. Diz que a energia no universo permanece constante.<\/p>\n

A segunda lei da termodin\u00e2mica diz que o calor n\u00e3o pode transferir de um corpo mais frio para um corpo mais quente como seu \u00fanico resultado e a entropia do universo n\u00e3o diminui.<\/p>\n

A terceira lei da termodin\u00e2mica, simplesmente, diz que \u00e9 imposs\u00edvel alcan\u00e7ar o zero absoluto. E a lei zeroth diz que dois corpos em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com um terceiro corpo est\u00e3o em equil\u00edbrio t\u00e9rmico entre si.<\/p>\n

A terceira lei da termodin\u00e2mica come\u00e7ou com o chamado teorema do calor, W\u00e4rmetheorem, em alem\u00e3o, foi alcan\u00e7ado em 1906 por Walther Hermann Nernst, que havia sido nomeado para o Segundo Instituto Qu\u00edmico da Universidade de Berlim e membro permanente da Academia Prussiana de Ci\u00eancias no ano anterior.<\/p>\n

A terceira lei tamb\u00e9m \u00e9 conhecida como postulado de Nernst ou teorema de Nerst.<\/p>\n

Este teorema e o artigo de Einstein de 1907 mostrando que a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica prediz que os aquecimentos espec\u00edficos dos s\u00f3lidos tender\u00e3o ao zero absoluto quando atingirem temperaturas pr\u00f3ximas ao zero absoluto pareciam se refor\u00e7ar.<\/p>\n

Isso era importante para Nernst porque seu teorema n\u00e3o era claramente uma terceira lei da termodin\u00e2mica, porque n\u00e3o podia ser deduzido das duas primeiras leis da termodin\u00e2mica, mas ele achava que o papel de Einstein e o trabalho da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica de Max Planck ajudavam a sustentar as reivindica\u00e7\u00f5es de sua teoria. teoria para ser realmente uma terceira lei da termodin\u00e2mica, no entanto.<\/p>\n

Nernst ganhou o Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica em 1920 por este trabalho, mas havia controv\u00e9rsia sobre isso. O qu\u00edmico americano Theodore Richards afirmou que ele, em vez de Nernst, havia descoberto a terceira lei da termodin\u00e2mica, como indicado pela poss\u00edvel interpreta\u00e7\u00e3o de gr\u00e1ficos em um artigo que ele escreveu em 1902. O ex-amigo de Nernst, Svante Arrhenius, j\u00e1 est\u00e1 de sa\u00edda com Nernst por causa de uma disputa anterior, foi trazido \u00e0 discuss\u00e3o por Richards e fez grandes esfor\u00e7os para se opor a Nernst receber o Pr\u00eamio Nobel por este trabalho.<\/p>\n

A terceira lei da termodin\u00e2mica tamb\u00e9m \u00e9 declarada usando termos diferentes.<\/p>\n

Por exemplo, “na temperatura zero absoluta, a entropia atinge o zero absoluto”. Ou “um n\u00famero finito de etapas n\u00e3o pode ser usado para atingir o zero absoluto”. Ou “se o movimento t\u00e9rmico das mol\u00e9culas cessasse, ocorreria o estado de zero absoluto”. Ou “Os processos de entropia e sistema cessam quando o sistema se aproxima do zero absoluto”.<\/p>\n

Hist\u00f3ria<\/strong><\/p>\n

A Terceira Lei da Termodin\u00e2mica<\/strong> foi formulada pela primeira vez pelo qu\u00edmico e f\u00edsico alem\u00e3o Walther Nernst.<\/p>\n

Em seu livro “A Survey of Thermodynamics” (Uma Pesquisa de Termodin\u00e2mica do Instituto Americano de F\u00edsica, 1994), Martin Bailyn cita a declara\u00e7\u00e3o de Nernst da Terceira Lei como:<\/strong> “\u00c9 imposs\u00edvel para qualquer procedimento levar \u00e0 isot\u00e9rmica T = 0 em um n\u00famero finito de passos.”<\/p>\n

Isso essencialmente estabelece uma temperatura zero absoluta como inating\u00edvel da mesma maneira que a velocidade da luz.<\/p>\n

Os estados da teoria e os experimentos mostraram que, por mais r\u00e1pido que algo esteja se movendo, sempre pode ser feito para ir mais r\u00e1pido, mas nunca pode atingir a velocidade da luz. Da mesma forma, n\u00e3o importa qu\u00e3o frio seja um sistema, ele sempre pode ficar mais frio, mas nunca pode atingir o zero absoluto.<\/p>\n

Em seu livro “The Story of Physics” (A Hist\u00f3ria da F\u00edsica, Arcturus, 2012), Anne Rooney escreveu: <\/strong>“A terceira lei da termodin\u00e2mica requer o conceito de uma temperatura m\u00ednima abaixo da qual nenhuma temperatura pode cair – conhecida como zero absoluto”.<\/p>\n

Ela continuou:<\/strong> \u201cRobert Boyle discutiu o conceito de temperatura m\u00ednima poss\u00edvel em 1665, em” Novos experimentos e observa\u00e7\u00f5es que tocam no frio “, no qual ele se referia \u00e0 id\u00e9ia como primum frigidum”.<\/p>\n

Acredita-se que o zero absoluto tenha sido calculado pela primeira vez com razo\u00e1vel precis\u00e3o em 1779 por Johann Heinrich Lambert. Ele baseou esse c\u00e1lculo na rela\u00e7\u00e3o linear entre a press\u00e3o e a temperatura de um g\u00e1s.<\/p>\n

Quando um g\u00e1s \u00e9 aquecido em um espa\u00e7o confinado, sua press\u00e3o aumenta. Isso ocorre porque a temperatura de um g\u00e1s \u00e9 uma medida da velocidade m\u00e9dia das mol\u00e9culas no g\u00e1s. Quanto mais quente fica, mais r\u00e1pido as mol\u00e9culas se movem e maior a press\u00e3o que exercem quando colidem com as paredes do recipiente. Era razo\u00e1vel para Lambert supor que, se a temperatura do g\u00e1s pudesse ser levada a zero absoluto, o movimento das mol\u00e9culas de g\u00e1s seria interrompido por completo, para que n\u00e3o pudessem mais exercer press\u00e3o nas paredes da c\u00e2mara.<\/p>\n

Se algu\u00e9m plotar a rela\u00e7\u00e3o temperatura-press\u00e3o do g\u00e1s em um gr\u00e1fico com a temperatura no eixo x (horizontal) e a press\u00e3o no eixo y (vertical), os pontos formam uma linha reta inclinada para cima, indicando uma rela\u00e7\u00e3o linear entre temperatura e press\u00e3o. Portanto, deve ser bastante simples estender a linha para tr\u00e1s e ler a temperatura em que a linha cruza o eixo, ou seja, onde y = 0, indicando press\u00e3o zero.<\/p>\n

Usando essa t\u00e9cnica, Lambert calculou o zero absoluto em menos 270 graus Celsius, o que foi notavelmente pr\u00f3ximo do valor aceito moderno de menos 273,15 Celsius.<\/p>\n

Resumo<\/strong><\/p>\n

A Terceira Lei da Termodin\u00e2mica \u00e9 a menos conhecida das tr\u00eas principais leis termodin\u00e2micas. Juntas, essas leis ajudam a formar os fundamentos da ci\u00eancia moderna. As leis da termodin\u00e2mica s\u00e3o leis f\u00edsicas absolutas – tudo no universo observ\u00e1vel est\u00e1 sujeito a elas. Como tempo ou gravidade, nada no universo est\u00e1 isento dessas leis.<\/p>\n

Na sua forma mais simples, a Terceira Lei da Termodin\u00e2mica relaciona a entropia (aleatoriedade) da mat\u00e9ria \u00e0 sua temperatura absoluta.<\/p>\n

A Terceira Lei da Termodin\u00e2mica refere-se a um estado conhecido como “zero absoluto”. Este \u00e9 o ponto mais baixo na escala de temperatura Kelvin.<\/p>\n

A escala Kelvin \u00e9 absoluta, o que significa que 0 \u00b0 Kelvin \u00e9 matematicamente a temperatura mais baixa poss\u00edvel no universo. Isso corresponde a cerca de -273,15 \u00b0 Celsius ou -459,7 Fahrenheit.<\/p>\n

Na realidade, nenhum objeto ou sistema pode ter uma temperatura igual a zero Kelvin, devido \u00e0 Segunda Lei da Termodin\u00e2mica.<\/p>\n

A Segunda Lei, em parte, implica que o calor nunca pode se mover espontaneamente de um corpo mais frio para um corpo mais quente. Assim, \u00e0 medida que um sistema se aproxima do zero absoluto, acabar\u00e1 por extrair energia de quaisquer sistemas que estejam pr\u00f3ximos. Se ele consome energia, nunca pode obter zero absoluto. Portanto, esse estado n\u00e3o \u00e9 fisicamente poss\u00edvel, mas \u00e9 um limite matem\u00e1tico do universo.<\/p>\n

Em sua forma mais curta, a Terceira Lei da Termodin\u00e2mica diz:<\/strong> “A entropia de um cristal perfeito puro \u00e9 zero (0) a zero Kelvin (0 \u00b0 K)”.<\/p>\n

A entropia \u00e9 uma propriedade da mat\u00e9ria e energia discutida pela Segunda Lei da Termodin\u00e2mica.<\/p>\n

A Terceira Lei da Termodin\u00e2mica significa que, \u00e0 medida que a temperatura de um sistema se aproxima do zero absoluto, sua entropia se aproxima de uma constante (para cristais perfeitos puros, essa constante \u00e9 zero).<\/p>\n

Um cristal puro perfeito \u00e9 aquele em que cada mol\u00e9cula \u00e9 id\u00eantica e o alinhamento molecular \u00e9 perfeitamente uniforme em toda a subst\u00e2ncia. Para cristais n\u00e3o puros, ou aqueles com alinhamento menos que perfeito, haver\u00e1 alguma energia associada \u00e0s imperfei\u00e7\u00f5es, portanto a entropia n\u00e3o pode se tornar zero.<\/p>\n

A Terceira Lei da Termodin\u00e2mica pode ser visualizada pensando na \u00e1gua. A \u00e1gua na forma de g\u00e1s possui mol\u00e9culas que podem se mover muito livremente. O vapor de \u00e1gua tem entropia muito alta (aleatoriedade).<\/p>\n

\u00c0 medida que o g\u00e1s esfria, ele se torna l\u00edquido. As mol\u00e9culas de \u00e1gua l\u00edquida ainda podem se mover, mas n\u00e3o t\u00e3o livremente. Eles perderam alguma entropia. Quando a \u00e1gua esfria ainda mais, ela se torna gelo s\u00f3lido.<\/p>\n

As mol\u00e9culas de \u00e1gua s\u00f3lida n\u00e3o podem mais se mover livremente, mas s\u00f3 podem vibrar dentro dos cristais de gelo. A entropia agora \u00e9 muito baixa. \u00c0 medida que a \u00e1gua \u00e9 resfriada cada vez mais perto do zero absoluto, a vibra\u00e7\u00e3o das mol\u00e9culas diminui. Se a \u00e1gua s\u00f3lida atingisse zero absoluto, todo o movimento molecular parava completamente. Nesse ponto, a \u00e1gua n\u00e3o teria entropia (aleatoriedade).<\/p>\n

A maior parte do uso direto da Terceira Lei da Termodin\u00e2mica ocorre em qu\u00edmica e f\u00edsica de temperatura ultrabaixa. As aplica\u00e7\u00f5es desta lei foram usadas para prever a resposta de v\u00e1rios materiais \u00e0s mudan\u00e7as de temperatura.<\/p>\n

Essas rela\u00e7\u00f5es tornaram-se essenciais para muitas disciplinas cient\u00edficas, embora a Terceira Lei da Termodin\u00e2mica n\u00e3o seja usada diretamente quase tanto quanto as outras duas.<\/p>\n

O estudo da Terceira Lei da Termodin\u00e2mica ap\u00f3ia principalmente as implica\u00e7\u00f5es das duas primeiras leis.<\/p>\n

Fonte:<\/strong> chem.libretexts.org\/www.livescience.com\/courses.lumenlearning.com\/www.wisegeek.org\/www.engineeringtoolbox.com\/sciencing.com\/www.allaboutscience.org<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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