A 1 a revolução industrial e a termodinâmica

Olá nesse vídeo vou falar sobre a Revolução Industrial e sua relação com a termodinâmica herão de Alexandria foi um inventor e matemático grego cujas contribuições foram precursoras de muitas ideias fundamentais da física moderna ele era conhecido por criar engenhocas como a bola de herão e a catapulta a vapor a bola de herão é considerada uma das primeiras manifestações de princípios a vapor e de pressão do ar na história esse positivo ilustrava como o vapor poderia ser utilizado para criar um movimento contínuo prenunciando os futuros avanços na tecnologia vapor a ideia dessa Engenhoca era adicionar água

e com o calor fazer o vapor subir até uma bola o vapor por sua vez escaparia por furos laterais o que faria a bola girar quase 1700 anos depois nasce Thomas S que foi um engenheiro e inventor inglês do século X ele é reconhecido por desenvolver a primeira máquina a vapor prática conhecido como a máquina a vapor de savy ou máquina de elevação de água de savory essa invenção permitiu a drenagem eficiente de água de Minas subterrâneas revolucionando a indústria mineira e pavimentando o caminho para a posterior utilização da energia a vapor em diversos setores

industriais A ideia era que a água fosse introduzida em um reservatório seria fornecido calor para esse reservatório até a água atingir a sua temperatura eboli o vapor subiria até um cilindro onde seria resfriado e voltaria ao estado líquido isso geraria uma diferença de pressão fazendo com que a água subterrânea fosse bombeada até a superfície Thomas newc também um engenheiro inglês viveu no século XV ele aprimorou o invento de sav torando possível bombear grandes volumes de água subterrânea até a superfície a água é introduzida em uma caldeira é transformada em vapor e o vapor Subirá até

um cilindro nesse cilindro há um pistão que será pressionado pelo vapor até subir uma vlvula é fechada não permitindo a passagem de vapor aí então coloca-se Água Fria paraar o vapor que de volta água no estado lquido fazendo seu volume então diminu o ag no estere bai pressão por sua vez desce até quase atingir a sua altura Inicial uma válvula é aberta com o fim de retirar a água E então recomeçar o ciclo James wat um engenheiro escocês do século XVII aperfeiçoou a máquina de New comen a máquina a vapor de VAT apresentava melhorias significativas

em termos de eficiência e economia de combustível levando a aumentos sem precedentes na produtividade industrial e no desenvolvimento de uma ampla Gama de indústrias A ideia era igual a da máquina de New comen com a diferença que agora um segundo cilindro mergulhado em Água Fria seria responsável por condensar o vapor agora vou falar daquela que é considerada a invenção mais importante e também a mais marcante da Revolução Industrial o trem é importante salientar que outros inventores já tinham criado uma máquina a vapor com a ideia de locomoção porém a mais eficiente e a mais inovadora

foi a de Robert Stevenson A locomotiva Rocket Como foi chamada foi sendo aprimorada e modificada até se parecer com os trens que conhecemos agora vamos ver de uma maneira breve Como funcionava um trem a vapor aqui temos a Caldeira onde o carvão é introduzido fornece-se calor ao carvão até ele pegar fogo a fumaça então entra por três tubos então a fumaça sai pela chaminé a queima do carvão tem como objetivo ferver a água que está na caixa de fogo quando vapor da água atinge a pressão desejada uma válvula é aberta permitindo sua passagem quando necessário

uma válvula de segurança é aberta para que parte do vapor saia do trem o vapor d'água Então chega até uma câmara onde pressiona um pistão que por sua vez ao se movimentar gira as rodas agora que já sabemos como funcionam as máquinas a vapor vamos conhecer um pouco das leis que regem a termodinâmica para estudar a natureza do calor e outros conceitos é necessário fazer medidas precisas dos fenômenos buscando isso Galileo Galilei construiu um termômetro no final do século X porém não tinha uma escala termométrica precisa posteriormente nos séculos 1 E1 vários termômetros e escalas

foram desenvolvidas entretanto ainda existia um problema não existia uma distinção Clara entre quantidade de calor e grau de aquecimento nos primeiros termômetros com isso alguns cientistas começaram a estudar e apontar essa diferença Joseph Black foi o primeiro a dizer que o calor era uma quantidade física mensurável e diferente da temperatura indicada pelo termômetro Black realizou experimentos para demonstrar que primeiro o calor se difundia entre os corpos até atingir um estado de Equilíbrio segundo separou o conceito de calor e de temperatura terceiro algumas distâncias tinham diferentes capacidades para calor Com base na quantidade de calor necessária

para aquecê-la ele então introduziu o termo calor específico é importante salientar que outros cientistas como Francis Bacon Robert Boyle e Herman bhav também tinham estudado a natureza do calor antes de Joseph Black mas não havi um consenso sobre o assunto provado que os conceitos de calor e temperatura apesar de relacionados não eram a mesma coisa faltava descrever de uma maneira mais precisa o que era o calor a maioria dos filósofos franceses e alemães defendiam que o movimento não era das partículas do próprio corpo e sim das partículas de um fluido material que estava contido nos

poros dos corpos quentes entre suas partículas uma matéria que se imaginava presente por todo o universo em Sua obra conversa sobre química Jane merced explicou os fenômenos relacionados ao calor incluindo os conceitos de calórico livre e calórico combinado no entanto a teoria do calórico era criticada e Benjamin Thompson realizando experimentos com o canhão questionava a existência do calórico como uma substância material suas descobertas e o avanço de conceitos como o cálculo do equivalente mecânico do calor e o princípio da Conservação da energia contribuíram para o abandono da teoria do calórico Julius Robert Von meer após

uma viagem para a Indonésia observou que aordo do sangue venoso rico em CO2 dos indonésios era mais clara que a dos europeus Mayor imaginou que existia uma associação entre o alimento ingerido e as quantidades de calor que podem ser produzidas pelo ser vivo seja como calor corporal ou produzido por esforço mecânico deste mesmo ser continuando seus estudos sobre tal fenômeno meer chegou à conclusão de que a energia sempre se conserva entretanto algumas controvérsias aconteceram e quem ficou com o crédito da Conservação da energia foi James prescot jouy que também conseguiu encontrar o equivalente mecânico do

calor por meio da sua famosa experiência do aquecimento da água a partir do movimento de pequenas paz que colidiam com a água o valor encontrado foi nas unidades de medida atuais de 4,8 J por caloria Jau também foi o principal contribuidor para o desenvolvimento da primeira lei da termodinâmica que diz que a a variação de energia interna em um sistema termodinâmico é igual ao calor fornecido ao sistema menos o trabalho a segunda lei da termodinâmica estabelece limites fundamentais para a eficiência das máquinas térmicas e o direcionamento do fluxo de calor entre corpos A diferentes temperaturas

há dois enunciados fundamentais que são frequentemente referenciados ao discutir a segunda lei da termodinâmica o enunciado de Kelvin plk e o enunciado de clausius o de calin plk afirma que é impossível construir uma máquina térmica que operando em um ciclo transforme todo o calor fornecido em trabalho o enunciado de clausius afirma que é impossível uma máquina sem a ajuda de um agente externo conduzir calor de um sistema para outro que seja uma temperatura mais alta em outras palavras o calor flui espontaneamente do reservatório de maior temperatura para o reservatório de menor temperatura e não o

contrário o conceito de entropia está associado à irreversibilidade de alguns fenômenos da natureza e ao grau de liberdade das moléculas em um sistema termodinâmico para entender melhor este conceito suponhamos um copo contendo água e gelo quando o gelo derrete a liberdade das partículas presentes no sistema aumenta ou seja a entropia aumenta uma pergunta o gelo poderia ceder calor à água Afinal o gelo também tem calor a resposta é apesar da primeira lei da termodinâmica não proibir que isso ocorra na vida real isso não acontece Outro exemplo é o de um bloco que se move sobre

uma superfície com atrito até parar por conta do atrito sua energia cinética se transforma em calor Teoricamente se esse calor fosse convertido novamente energia cinética o bloco Voltaria a se mover Porém na vida real esse processo não ocorre espontaneamente ou seja o processo é Irreversível estes dois exemplos têm uma coisa em comum ambos Tê relação com a entropia sabendo que o calor sempre flui do corpo mais quente para o mais frio William Thomson conhecido como Lord Kelvin disse que como consequência deste fenômeno o universo tenderia a atingir o equilíbrio térmico no futuro nesta condição não

haverá Como produzir trabalho a partir do calor ou seja será a morte térmica do universo James Clark Maxwell físico e matemático escocês imaginou uma maneira de conter essa morte do universo e contou via correspondência sua ideia para Peter good Tate Maxwell pensou em um recipiente contendo um gás em equilíbrio térmico neste recipiente há uma divisória central com uma janela controlada por um porteiro muito inteligente e que tem olhos microscópicos E extremamente rápidos o porteiro deixa passar para um dos lados do recipiente apenas as moléculas mais rápidas e para o outro apenas as moléculas mais lentas

pela distribuição de velocidades propostas por Maxwell em 1860 no gás haverá moléculas com velocidades maiores e menores após certo tempo o gás num dos compartimentos do recipiente terá temperatura maior que o gás no outro compartimento invertendo o sentido natural do fluxo de calor do equilíbrio térmico passamos a ter um lado mais quente e outro mais frio tal porteiro muito inteligente foi chamado por Peter Tate de o demônio de Maxwell Neste vídeo aprendemos sobre como as máqu térmicas funcionam sobre a primeira lei da termodinâmica a segunda lei da termodinâmica ideias básicas sobre entropia a morte térmica

do universo e o demônio de Maxwell até a próxima