Tag: termodinâmica

No vídeo do canal Sixty Symbols, um físico apresenta de forma clara e visual as Leis da Termodinâmica — com ênfase especial na Segunda Lei.

A Lei Zero da Termodinâmica, apesar do nome curioso, é essencial. Ela estabelece a base para a medição da temperatura. Em termos simples: se A está em equilíbrio térmico com B, e também com C, então B e C também estão em equilíbrio entre si. Pode parecer trivial, mas é esse princípio que justifica o uso do termômetro e a definição de temperatura como uma propriedade física confiável.

A Primeira Lei da Termodinâmica reafirma a conservação da energia. A variação da energia interna de um sistema é igual ao calor fornecido mais o trabalho realizado sobre ele. A energia não é criada nem destruída — apenas transformada, seja em calor ou trabalho.

A Terceira Lei da Termodinâmica, abordada brevemente, trata da entropia (medida da desordem). À medida que um sistema se aproxima do zero absoluto (-273,15 °C), sua entropia tende a um valor mínimo, ou até zero.

O destaque do vídeo é a Segunda Lei da Termodinâmica, apresentada em duas formulações:

• Clausius: o calor não flui espontaneamente de um corpo frio para um quente. É preciso realizar trabalho para isso acontecer — como em um refrigerador.
• Kelvin-Planck: é impossível construir um motor térmico que converta 100% do calor retirado de uma fonte em trabalho útil. Sempre haverá perda de calor residual.

Com diagramas desenhados à mão, o vídeo mostra que essas formulações, embora diferentes, são logicamente equivalentes.

Vídeo com legenda em português. Ative a exibição da legenda pelo YouTube.

Veja Também
– Vídeo explica a Primeira Lei da Termodinâmica com um exemplo simples e divertido
– O que é a Lei Zero da Termodinâmica?
– O Big Bang quebrou as leis da termodinâmica?

Legenda do vídeo escrita por Luís Roberto Brudna Holzle – Professor Doutor na Universidade Federal do Pampa ( luisholzle@unipampa.edu.br ). Texto revisado com ajuda de IA.

Os aquecedores de mãos reutilizáveis, frequentemente encontrados em formatos variados como corações, funcionam com base em princípios bem estabelecidos da físico-química. O canal Periodic Videos apresenta, em um de seus vídeos, uma explicação detalhada do mecanismo envolvido nesse processo aparentemente simples, mas cientificamente sofisticado.

O dispositivo contém uma solução aquosa supersaturada de acetato de sódio e um pequeno disco metálico em seu interior. Esta solução é obtida ao se dissolver uma quantidade elevada de acetato de sódio em água quente, acima do que seria normalmente possível em temperatura ambiente. Após o resfriamento controlado, a solução permanece no estado líquido, mas altamente instável.

A ativação do aquecedor ocorre por meio de um clique no disco metálico. Esse clique promove a liberação de uma pequena partícula — seja um fragmento metálico ou um minúsculo cristal de acetato de sódio — que atua como ponto de nucleação. A partir desse ponto, inicia-se o processo de cristalização do sal dissolvido, que se propaga rapidamente por toda a solução.

A cristalização é um processo exotérmico: à medida que os íons de sódio e acetato se organizam para formar o sólido, a energia que havia sido armazenada durante a dissolução é liberada em forma de calor. Como resultado, o pacote atinge temperaturas em torno de 50°C, sendo capaz de manter o aquecimento por aproximadamente 20 minutos.

Para reutilizar o aquecedor, é necessário submetê-lo a calor externo — geralmente em água fervente — a fim de reverter a cristalização. O fornecimento de calor dissolve novamente os cristais, restabelecendo a solução supersaturada após o resfriamento cuidadoso. Este processo de dissolução é endotérmico, ou seja, absorve calor do meio, o que também foi demonstrado no vídeo por meio de experimentos adicionais.

A chave do funcionamento desses aquecedores está, portanto, na capacidade de gerar e manter uma solução supersaturada, cuja cristalização controlada permite o armazenamento e a liberação de energia térmica de forma eficiente e reutilizável.

Vídeo com legenda em português. Ative a exibição da legenda pelo YouTube.

Legenda do vídeo escrita por Luís Roberto Brudna Holzle – Professor Doutor na Universidade Federal do Pampa ( luisholzle@unipampa.edu.br ). Texto revisado com ajuda de IA.

Você já ouviu falar na Primeira Lei da Termodinâmica? Ela também é conhecida como o princípio da conservação de energia e diz algo fundamental: a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada ou transferida.

Para explicar essa ideia de forma fácil e divertida, o vídeo usa uma analogia clássica criada pelo físico Richard Feynman. Imagine uma criança com 28 blocos de brinquedo. Todos os dias, a mãe conta os blocos e sempre encontra os mesmos 28. Se em algum momento ela encontra menos blocos, ela não acha que eles desapareceram — ela começa a procurar: debaixo da cama, atrás do sofá, dentro da mochila. E, claro, acaba encontrando. Os blocos não se foram; eles só mudaram de lugar.

Se alguns desses blocos estiverem dentro de uma caixa fechada, a mãe pode pesar a caixa para descobrir quantos estão lá dentro. Mesmo sem ver, ela consegue calcular, e o total continua sendo 28. Esse exemplo prático ilustra bem o conceito da conservação da energia.

Assim como os blocos, a energia total em um sistema fechado permanece constante. Ela pode se apresentar como movimento, calor, som, energia elétrica ou química. Se parecer que a energia “sumiu”, é porque ainda não consideramos todas as suas formas — como o calor gerado por atrito ou a energia armazenada em uma bateria, por exemplo.

Vídeo com legenda em português. Ative a exibição da legenda pelo YouTube

Veja também
– O que é a Lei Zero da Termodinâmica?
– O Big Bang quebrou as leis da termodinâmica?
– O que é a segunda lei da termodinâmica?

Legenda do vídeo escrita por Luís Roberto Brudna Holzle – Professor Doutor na Universidade Federal do Pampa ( luisholzle@unipampa.edu.br ). Texto revisado com ajuda de IA.

O Professor Martyn Poliakoff mostra uma intrigante máquina que foi construída por David Jones, que a criou no início dos anos 1980 para uma exposição da Associação Britânica e da revista New Scientist. Legado em seu testamento, a máquina, composta por uma roda de bicicleta comum e caixas misteriosas com elementos como suportes de cobre e dissipadores de calor, fascina e engana o público há décadas. Apesar dos palpites e teorias de muitos, apenas uma pessoa chegou perto de desvendar seu funcionamento, demonstrando o poder do mistério e da aparência enganosa.

No entanto, o verdadeiro segredo da máquina permanece guardado com um cúmplice, tornando o enigma ainda mais sedutor. Embora Martyn tenha se sentido inicialmente decepcionado ao descobrir a resposta, a incerteza e o convite à especulação transformam o mistério em uma experiência cativante, onde o fascínio pelo desconhecido supera o simples ato de compreender a verdade.

Será que você consegue desvendar qual é o segredo desta máquina de movimento perpétuo?

Vídeo com legenda em português.

E uma máquina de movimento perpétuo não existe

Uma máquina de movimento perpétuo não funciona porque ela violaria as leis fundamentais da física, em especial a primeira e a segunda leis da termodinâmica. A primeira lei afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada, enquanto a segunda lei estabelece que em qualquer transformação de energia, parte dela se dispersa como calor, aumentando a entropia do sistema. Isso significa que, mesmo em sistemas ideais, sempre haverá perdas de energia que impedem que o movimento continue indefinidamente sem uma fonte externa de energia.

Texto e legenda escritos por Luís Roberto Brudna Holzle – Professor Doutor na Universidade Federal do Pampa ( luisholzle@unipampa.edu.br )

No vídeo abaixo, do canal ‘The Royal Institution’, você poderá ver um pouco mais sobre a curiosa relação entre os cristais e a termodinâmica.

A cristalização parece ir contra a consideração de aumento de entropia (desordem); mas na verdade o processo de cristalização normalmente libera calor, gerando um aumento global na entropia (desordem).

Vídeo com legenda em português.

Texto e legenda escritos por Luís Roberto Brudna Holzle – Professor Doutor na Universidade Federal do Pampa ( luisholzle@unipampa.edu.br )

Dianna Cowern, do canal Physics Girl, faz o clássico desafio “E eu dissesse para você que construí uma máquina que cria energia!?”. Rapidamente um conhecedor das leis da termodinâmica diria que é impossível criar energia (Primeira lei da termodinâmica).

Entre as primeiras tentativas de construir máquinas de movimento perpétuo estavam as rodas desequilibradas, e Dianna demonstra que o atrito e o deslocamento do centro de massa da roda são os primeiros empecilhos que alguém encontraria ao tentar construir um moto perpétuo deste estilo.

O tradicional brinquedo do ‘pássaro sedento’ serve como explicação de que algo que aparentemente funcionaria de forma perpétua na verdade é dependente de pequenas diferenças de temperatura causadas pela evaporação da água. E isso não é um moto perpétuo, é uma máquina térmica.

Vídeo com legenda em português. Veja como ativar a exibição da legenda do vídeo.

Se você tem interesse em conhecer diversos dispositivos de tentativas (desastradas) de construir máquinas de movimento perpétuo, visite http://www.feiradeciencias.com.br/sala25/index25.asp.

Ah… a palavra ‘moto’ é um sinônimo de ‘movimento’; e não tem relação com motocicletas. 😉

Legenda e texto escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).