A temperatura é uma característica muito importante da matéria. Muitas propriedades da matéria mudam com a temperatura . O comprimento de uma haste de metal, a pressão do vapor em uma caldeira, a capacidade de um fio de conduzir uma corrente elétrica e a cor de um objeto brilhante muito quente. Tudo isso depende da temperatura . Por exemplo, a maioria dos materiais se expande quando a temperatura aumenta. Essa propriedade é muito importante em toda a ciência e engenharia, mesmo em engenharia nuclear . A eficiência termodinâmica das usinas de energia muda com a temperatura do vapor de entrada ou mesmo com a temperatura externa. Em temperaturas mais altas, sólidos como aço brilham em laranja ou até branco, dependendo da temperatura. A luz branca de uma lâmpada incandescente comum vem de um fio de tungstênio extremamente quente. Pode-se observar que a temperatura é uma das características fundamentais que descreve a matéria e influencia o comportamento da matéria. ………………………………………………………………………………………………………………………………. Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.
ciclo de Bethe-Weizsacker O ciclo de Bethe-Weizsacker, como o próprio nome indica, é um processo atómico descoberto em 1938 pe...
Dois sistemas físicos estão em equilíbrio térmico se não houver fluxo líquido de energia térmica entre eles quando estão conectados por um caminho permeável ao calor. O equilíbrio térmico obedece à lei zero da termodinâmica . Diz-se que um sistema está em equilíbrio térmico consigo mesmo se a temperatura dentro do sistema for espacialmente uniforme e temporalmente constante. Os sistemas em equilíbrio termodinâmico estão sempre em equilíbrio térmico, mas o inverso nem sempre é verdadeiro. Se a conexão entre os sistemas permite a transferência de energia como calor, mas não permite a transferência de matéria ou de energia como trabalho , os dois sistemas podem atingir o equilíbrio térmico sem atingir o equilíbrio termodinâmico. A relação de equilíbrio térmico é uma instância de equilíbrio entre dois corpos, o que significa que se refere à transferência por meio de uma partição seletivamente permeável, o caminho de contato. [1] Para a relação de equilíbrio térmico, o caminho de contato é permeável apenas ao calor; não permite a passagem de matéria ou obra; é chamada de conexão diatérmica. De acordo com Lieb e Yngvason, o significado essencial da relação de equilíbrio térmico inclui que ela é reflexiva e simétrica. Não está incluído no significado essencial, seja ou não transitivo. Depois de discutir a semântica da definição, eles postulam um axioma físico substancial, que eles chamam de "lei zero da termodinâmica", de que o equilíbrio térmico é uma relação transitiva. Eles comentam que as classes de equivalência dos sistemas assim estabelecidas são chamadas de isotérmicas. [2] O equilíbrio térmico de um corpo em si mesmo se refere ao corpo quando está isolado. O pano de fundo é que nenhum calor entra ou sai e que é permitido um tempo ilimitado para se acomodar sob suas próprias características intrínsecas. Quando está completamente estabilizado, de forma que a mudança macroscópica não é mais detectável, está em seu próprio equilíbrio térmico. Não está implícito que esteja necessariamente em outros tipos de equilíbrio interno. Por exemplo, é possível que um corpo alcance o equilíbrio térmico interno, mas não esteja em equilíbrio químico interno; o vidro é um exemplo. [3] Pode-se imaginar um sistema isolado, inicialmente não em seu próprio estado de equilíbrio térmico interno. Ele poderia estar sujeito a uma operação termodinâmica fictícia de partição em dois subsistemas separados por nada, nenhuma parede. Pode-se então considerar a possibilidade de transferência de energia como calor entre os dois subsistemas. Muito tempo após a operação de partição fictícia, os dois subsistemas atingirão um estado praticamente estacionário, e assim estarão em relação de equilíbrio térmico entre si. Essa aventura pode ser conduzida de muitas maneiras indefinidamente, com diferentes partições fictícias. Todos eles resultarão em subsistemas que podem estar em equilíbrio térmico entre si, testando subsistemas de diferentes partições. Por esta razão, um sistema isolado, inicialmente não seu próprio estado de equilíbrio térmico interno, mas deixado por muito tempo, praticamente sempre alcançará um estado final que pode ser considerado como de equilíbrio térmico interno. Esse estado final é de uniformidade espacial ou homogeneidade de temperatura. [4] A existência de tais estados é um postulado básico da termodinâmica clássica. [5] [6] Este postulado é às vezes, mas não frequentemente, chamado de menos primeira lei da termodinâmica. [7] Uma exceção notável existe para sistemas quânticos isolados que são localizados em muitos corpos e que nunca alcançam o equilíbrio térmico interno. O calor pode fluir para dentro ou para fora de um sistema fechado por meio de condução térmica ou de radiação térmica para ou de um reservatório térmico e, quando esse processo está efetuando uma transferência líquida de calor, o sistema não está em equilíbrio térmico. Enquanto a transferência de energia como calor continua, a temperatura do sistema pode estar mudando. Se os corpos forem preparados com estados microscopicamente estacionários separados e, em seguida, colocados em conexão puramente térmica uns com os outros, por vias condutivas ou radiativas, eles estarão em equilíbrio térmico entre si apenas quando a conexão não for seguida por nenhuma mudança em nenhum dos corpos. Mas se inicialmente eles não estão em uma relação de equilíbrio térmico, o calor fluirá do mais quente para o mais frio, por qualquer caminho, condutor ou radiativo, que esteja disponível, e esse fluxo continuará até que o equilíbrio térmico seja alcançado e então eles terão o mesma temperatura. Uma forma de equilíbrio térmico é o equilíbrio de troca radiativa. [8] [9] Dois corpos, cada um com sua própria temperatura uniforme, em conexão exclusivamente radiativa, não importa quão distantes, ou que obstáculos parcialmente obstrutivos, reflexivos ou refrativos estejam em seu caminho de troca radiativa, não se movendo em relação a entre si, trocarão radiação térmica, em rede o mais quente transferindo energia para o refrigerador, e trocarão quantidades iguais e opostas apenas quando estiverem na mesma temperatura. Nesta situação, a lei de Kirchhoff de igualdade de emissividade e absortividade radiativa e o princípio de reciprocidade de Helmholtz estão em jogo. Se um sistema físico inicialmente isolado , sem paredes internas que estabelecem subsistemas adiabaticamente isolados , é deixado por tempo suficiente, geralmente atingirá um estado de equilíbrio térmico em si mesmo, no qual sua temperatura será uniforme em todo, mas não necessariamente um estado de equilíbrio termodinâmico , se houver alguma barreira estrutural que possa impedir que alguns processos possíveis no sistema atinjam o equilíbrio; o vidro é um exemplo. A termodinâmica clássica em geral considera os sistemas idealizados que alcançaram o equilíbrio interno e as transferências idealizadas de matéria e energia entre eles. Um sistema físico isolado pode ser não homogêneo ou pode ser composto de vários subsistemas separados uns dos outros por paredes. Se um sistema físico inicialmente não homogêneo, sem paredes internas, é isolado por uma operação termodinâmica, em geral, com o tempo, ele mudará seu estado interno. Ou se for composto de vários subsistemas separados uns dos outros por paredes, pode mudar de estado após uma operação termodinâmica que altere suas paredes. Essas mudanças podem incluir mudança de temperatura ou distribuição espacial de temperatura, alterando o estado dos materiais constituintes. Uma barra de ferro, inicialmente preparada para ser quente em uma extremidade e fria na outra, quando isolada, mudará de forma que sua temperatura se torne uniforme em todo o seu comprimento; durante o processo, a haste não está em equilíbrio térmico até que sua temperatura seja uniforme. Em um sistema preparado como um bloco de gelo flutuando em um banho de água quente, e depois isolado, o gelo pode derreter; durante a fusão, o sistema não está em equilíbrio térmico; mas eventualmente sua temperatura se tornará uniforme; o bloco de gelo não voltará a se formar. Um sistema preparado como uma mistura de vapor de gasolina e ar pode ser aceso por uma faísca e produzir dióxido de carbono e água; se isso acontecer em um sistema isolado, aumentará a temperatura do sistema, e durante o aumento, o sistema não estará em equilíbrio térmico; mas, eventualmente, o sistema se estabilizará em uma temperatura uniforme. Essas mudanças em sistemas isolados são irreversíveis no sentido de que, embora tal mudança ocorra espontaneamente sempre que o sistema for preparado da mesma maneira, a mudança reversa praticamente nunca ocorrerá espontaneamente dentro do sistema isolado; esta é uma grande parte do conteúdo da segunda lei da termodinâmica . Sistemas verdadeiramente isolados perfeitamente não ocorrem na natureza, e sempre são preparados artificialmente. Em um campo gravitacionalPode-se considerar um sistema contido em um vaso isolante adiabático muito alto com paredes rígidas contendo inicialmente uma distribuição termicamente heterogênea de material, deixado por muito tempo sob a influência de um campo gravitacional constante, ao longo de sua dimensão alta, devido a um corpo externo tal como a terra. Ele se estabelecerá em um estado de temperatura uniforme, embora não de pressão ou densidade uniforme, e talvez contenha várias fases. Ele está então em equilíbrio térmico interno e até mesmo em equilíbrio termodinâmico. Isso significa que todas as partes locais do sistema estão em equilíbrio de troca radiativa mútua. Isso significa que a temperatura do sistema é espacialmente uniforme. [9] Isso é assim em todos os casos, incluindo aqueles de campos de força externos não uniformes. Para um campo gravitacional imposto externamente, isso pode ser provado em termos termodinâmicos macroscópicos, pelo cálculo das variações, usando o método dos multiplicadores Langrangianos. [10] [11] [12] [13] [14] [15] Considerações da teoria cinética ou mecânica estatística também apóiam essa afirmação. [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] Há uma distinção importante entre equilíbrio térmico e termodinâmico . Segundo Münster (1970), em estados de equilíbrio termodinâmico, as variáveis de estado de um sistema não mudam a uma taxa mensurável. Além disso, "A condição 'a uma taxa mensurável' implica que podemos considerar um equilíbrio apenas com respeito a processos específicos e condições experimentais definidas." Além disso, um estado de equilíbrio termodinâmico pode ser descrito por menos variáveis macroscópicas do que qualquer outro estado de um determinado corpo de matéria. Um único corpo isolado pode começar em um estado que não é de equilíbrio termodinâmico e pode mudar até que o equilíbrio termodinâmico seja alcançado. O equilíbrio térmico é uma relação entre dois corpos ou sistemas fechados, em que as transferências são permitidas apenas de energia e ocorrem através de uma partição permeável ao calor, e na qual as transferências prosseguem até que os estados dos corpos deixem de mudar. [23] Uma distinção explícita entre 'equilíbrio térmico' e 'equilíbrio termodinâmico' é feita por CJ Adkins. Ele permite que dois sistemas possam trocar calor, mas sejam impedidos de trocar trabalho; eles vão trocar calor naturalmente até que tenham temperaturas iguais e atingir o equilíbrio térmico, mas em geral não estarão em equilíbrio termodinâmico. Eles podem atingir o equilíbrio termodinâmico quando também têm permissão para trocar trabalho. [24] Outra distinção explícita entre 'equilíbrio térmico' e 'equilíbrio termodinâmico' é feita por BC Eu. Ele considera dois sistemas em contato térmico, um um termômetro, o outro um sistema no qual vários processos irreversíveis estão ocorrendo. Ele considera o caso em que, ao longo da escala de tempo de interesse, ocorre que tanto a leitura do termômetro quanto os processos irreversíveis são estáveis. Então, há equilíbrio térmico sem equilíbrio termodinâmico. Eu propõe, conseqüentemente, que a lei zero da termodinâmica pode ser considerada aplicável mesmo quando o equilíbrio termodinâmico não está presente; também propõe que se as mudanças estão ocorrendo tão rapidamente que uma temperatura estável não pode ser definida, então "não é mais possível descrever o processo por meio de um formalismo termodinâmico. Em outras palavras, a termodinâmica não tem significado para tal processo." [25] Um planeta está em equilíbrio térmico quando a energia incidente que o atinge (normalmente a irradiância solar de sua estrela-mãe) é igual à energia infravermelha irradiada para o espaço.
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A temperatura é uma característica muito importante da matéria. Muitas propriedades da matéria mudam com a temperatura . O comprimento de uma haste de metal, a pressão do vapor em uma caldeira, a capacidade de um fio de conduzir uma corrente elétrica e a cor de um objeto brilhante muito quente. Tudo isso depende da temperatura .
Por exemplo, a maioria dos materiais se expande quando a temperatura aumenta. Essa propriedade é muito importante em toda a ciência e engenharia, mesmo em engenharia nuclear . A eficiência termodinâmica das usinas de energia muda com a temperatura do vapor de entrada ou mesmo com a temperatura externa. Em temperaturas mais altas, sólidos como aço brilham em laranja ou até branco, dependendo da temperatura. A luz branca de uma lâmpada incandescente comum vem de um fio de tungstênio extremamente quente. Pode-se observar que a temperatura é uma das características fundamentais que descreve a matéria e influencia o comportamento da matéria.
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