Princípios de Termodinâmica

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Princípios de Termodinâmica

ACH1014 Fundamentos de Física

Princípios de Termodinâmica

Docente: PatriciaTargon Campana

[email protected]

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Introdução às transformações de energia

Parâmetros e funções de um sistema termodinâmico

Sistema, vizinhança

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O homem tenta compreender a

natureza ao seu redor...

M33 - Nasa

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Vida

Morte

Chama acesa

...se

apaga

Calor

corpo

frio

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...ar, água...

...A composição da matéria...

Egípcios e babilônios

terra, água e ar

Tales de Mileto (640 a 550 a.C.) Tales de Mileto (640 a 550 a.C.) Tales de Mileto (640 a 550 a.C.)

Antigos filósofos gregos (600-500 A.C.)

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Nosso conhecimento sobre a

natureza das coisas

Seres vivos

Carbono, nitrogênio, oxigênio e fósforo

hidrogênio

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Nosso conhecimento sobre a

natureza das coisas

força nuclear forte

força eletromagnética

força gravitacional

força nuclear fraca.

força eletromagnética

força gravitacional

Wayne Hu e Martin White, Scientific American,2006

n

e

-p+

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Seres vivos

energia

As células vivas e os organismos devem realizar

trabalho para se manterem vivos

Habilidade fundamental dos seres vivos: canalizar

energia para o trabalho biológico, desenvolvida

desde o início da evolução celular

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Termodinâmica

do grego: Therme: calor e Dynamis: energia

Todos os organismos vivos devem captar, transformar,

estocar, e usar

ENERGIA

para viver

do grego: Therme: calor e Dynamis: energia

Leis que governam os processos de conversão de energia

...tão velha quanto o

próprio

Tempo...

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todos os organismos vivos precisam de um contínuo

suprimento de energia

animais a obtém a partir da oxidação de alimentos

plantas a partir da fotossíntese

No entanto, antes de ser usada, essa energia é

transformada numa molécula que o organismo é

capaz de processar: o ATP

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Energia e termodinâmica

relações com seres vivos

Mecanismos que controlam o fluxo de energia

Mecanismos para estocar e e transmitir a informação biológica

Mantém a “ordem” do sistema

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Distribuição de energia

A quantidade pode ser distribuída de vários modos:

Energia Química

Energia Elástica

Energia Elétrica

Energia Gravitacional

Energia Nuclear

Energia Radiante

Energia de Interações Moleculares

Calor

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Seres vivos são sistemas abertos: consomem nutrientes e

liberam subprodutos, geram calor e trabalho: trocando material e

energia com a vizinhança nunca encontram o equilíbrio, criando

ordem em si mesmos e operando de acordo com a Segunda Lei

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Respiração: Processo

essencial à vida,

“...

combustão

lenta de carbono

e hidrogênio...

”

Consumo de energia

pelos animais

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O

calor

Mudança de energia de um sistema,

resultando na diferença de temperatura

entre o sistema e sua vizinhança

Energia térmica:

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A lenda de Prometeu

Prometeu, um titã grego, roubou o fogo divino de Zeus para dá-lo aos homens, que assim puderam evoluir e distinguirem-se dos outros animais. Como castigo Zeus ordenou a Hefesto acorrentá-lo ao cume do monte Cáucaso, onde todos os dias uma águia ia dilacerar o seu fígado que, por ser Prometeu imortal, regenerava-se. A duração desse castigo era para ser de 30.000 anos. Eventualmente Prometeu foi libertado do seu sofrimento por Hércules que, havendo

concluído os seus doze trabalhos dedicou-se a aventuras. No lugar de Prometeu, o centauro Quíron deixou-se

acorrentar no Cáucaso, pois a substituição de Prometeu era uma exigência para assegurar a sua libertação.

Adaptado de http://pt.wikipedia.org/wiki/Prometeu

Hefesto acorrentando Prometeu (1623) em tela de Dirck van Baburen Heinrich fueger, 1817

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Efeito do calor na sociedade

• Calor

– Ambiente

• Clima

• Vegetação

• Geografia

• Poluição

– Seres vivos

• Manutenção das

populações

• Alimentação

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Velocidade de consumo de energia: 4 1020 _Jyr-1

Velocidade de consumo de energia: 4 10 Jyr Velocidade de incidência solar: 5 1018 _Jyr-1