Os estados de um sistema termodinâmico podem ser alterados interagindo com o seu entorno através de trabalho e calor. Quando essa mudança ocorre em um sistema, diz-se que o sistema está passando por um processo.
Um ciclo termodinâmico é uma sequência de diferentes processos que começa e termina no mesmo estado termodinâmico.
Alguns exemplos de processos:
1. Processo isotérmico: a temperatura é constante T=C
2. Processo isobárico: a pressão é constante, P=C
3. Processo de volume constante, v=C
4. Processo adiabático: sem transferência de calor, Q = 0
5. Processo reversível
6. Processo irreversível
7. Processo quase estático
termodinâmica Processa todo o diagrama pv1. Um processo isotérmico ocorre a temperatura constante. Como a energia interna de um gás é função apenas de sua temperatura, ΔU = 0 para um processo isotérmico. Para a expansão isotérmica de um gás ideal temos W = nRT ln (V2/V1). W é positivo se V2 > V1. Como ΔU = 0, o calor transferido para o gás é ΔQ = W.
2. Um processo isobárico é um processo que ocorre a pressão constante. Temos então W = P(V2 – V1). Se a pressão de um gás ideal for mantida constante, a temperatura deverá aumentar à medida que o gás se expande. (PV/T = constante.) Deve ser adicionado calor durante o processo de expansão.
Definimos a entalpia H do sistema pela equação H = U + PV. A entalpia é, portanto, uma propriedade física do sistema. Tem as dimensões da energia e a unidade SI de entalpia é Joule. Para um processo isobárico escrevemos ΔU = ΔQ – ΔW = ΔQ – P(V2 – V1), ou, reorganizando os termos, ΔH = ΔQ.Esta expressão, frequentemente usada em química, pode ser considerada como a forma isobárica da primeira lei . ΔH = ΔQ vale apenas para processos isobáricos. As reações químicas (incluindo as biológicas) geralmente ocorrem a pressão constante e, então, ΔQ é igual à mudança em uma propriedade física do sistema.
3. Um processo adiabático é um processo durante o qual nenhum calor entra ou sai do sistema. Temos então ΔU = -ΔW, ou seja, ΔW é igual à mudança em uma propriedade física do sistema. Uma propriedade física do sistema depende apenas do estado do sistema (P, V, T), e não da forma como o sistema foi colocado neste estado.
4. Na prática, existem duas formas diferentes de evitar a transferência de calor.
(a) Fornecer um isolamento térmico muito bom do sistema.
(b) Conclua o processo em um intervalo de tempo muito curto, de modo que não haja tempo para uma transferência de calor apreciável. O processo de combustão dentro do motor de um carro é essencialmente adiabático por esse motivo.
5. Um processo isovolumétrico ou isométrico ocorre em volume constante. Então W = 0 e ΔU = ΔQ. Todo o calor adicionado ao sistema vai para aumentar sua energia interna.
6. Processo reversível: O processo no qual o sistema e a vizinhança podem ser restaurados ao estado inicial a partir do estado final sem produzir quaisquer alterações nas propriedades termodinâmicas do universo é chamado de processo reversível.
7. Processo irreversível:
O processo irreversível também é chamado de processo natural porque todos os processos que ocorrem na natureza são processos irreversíveis.
8. Processo quase estático:
Um processo quase estático é um modelo idealizado de um processo termodinâmico que acontece infinitamente lentamente. É importante notar que nenhum processo real é quase estático. Na prática, tais processos só podem ser aproximados executando-os de forma infinitamente lenta. Um processo quase estático muitas vezes garante que o sistema passará por uma sequência de estados que estão infinitamente próximos do equilíbrio (de modo que o sistema permanece em equilíbrio quase estático), caso em que o processo é normalmente reversível.
