Introdução a termodinâmica

No estudo de sistemas macroscópicos (sistemas grandes) temos o envolvimento da termodinâmica, no estudo de sistemas microscópicos, o envolvimento é com a mecânica quântica e nos sistemas que modificam suas estruturas com o decorrer do tempo devemos levar em consideração o estudo da cinética.
Já que iniciamos nossos estudos com o estudo de “sistemas”, vamos primeiramente ressaltar o significado das palavras sistema, vizinhança e estado. Sistema é a parte do universo que nos interessa. Um sistema pode ser aberto ou fechado. Em um sistema aberto pode ocorrer a entrada ou saída de matéria e/ou energia, já em um sistema fechado, não pode entrar ou sair matéria do sistema mas, pode ocorrer a entrada ou saída de energia.
Vizinhança é tudo que se encontra ao redor do sistema e estado é a condição em que se encontra um determinado sistema em um dado instante, é o mesmo que identificar suas características. O estado de um sistema é descrito usando variáveis macroscópicas como por exemplo, pressão, volume, temperatura e número de mols (essas variáveis são também chamadas de características ou propriedades mensuráveis). Vale ressaltar que as palavras “ambiente, arredores ou entorno” são muito utilizadas por alguns autores e que têm o mesmo significado da palavra vizinhança.
Se o estado de um sistema não mostra uma tendência à mudanças, dizemos que o sistema está em equilíbrio com a vizinhança. Lembre-se sempre que: o estado de um sistema é determinado pelo que as variáveis do sistema são e não por como o sistema chegou a elas. O estado do sistema é determinado pelos valores atuais das variáveis de estado, não por seus valores prévios ou como eles se modificaram.
Uma outra característica importante para um sistema é sua energia. A energia está relacionada a todas as demais características mensuráveis de um sistema e pode ser definida como sendo a medida da capacidade de um sistema de realizar trabalho; propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho. A compreensão de como a energia de um sistema se relaciona a todas as propriedades mensuráveis é chamada de termodinâmica (movimento do calor). Muitas vezes no estudo da termodinâmica estamos interessados em saber como a energia se relaciona com as variáveis de estado e como uma ou mais variáveis podem provocar mudanças no estado de um sistema.
É interessante verificarmos algumas definições, por exemplo: energia é a capacidade que um sistema tem de realizar trabalho, mas trabalho é considerado como sendo a transferência da energia de um sistema para o meio (ou para outro sistema), fazendo uso do movimento organizado dos entes (átomos ou moléculas) que constituem o sistema. O calor é identificado como a transferência de energia que faz uso do movimento térmico das partículas nas vizinhanças do sistema.
A energia é conservada; isto é, segundo a lei da natureza, a energia não pode ser criada ou destruída, mas pode ser transferida de um modo para outro ou de um local para outro, mas no final, a energia total é constante.
Na verdade calor pode ser definido de várias formas diferentes. Alguns autores o definem como sendo uma medida de transferência de energia térmica; que calor é uma maneira de acompanhar uma variação na energia de um sistema. Outros o definem simplesmente como sendo a energia transferida de um sistema para outro devido a diferenças de temperatura, ou ainda dizer que, calor é a energia em trânsito. Há quem defina calor como sendo uma forma de energia que é diretamente transferida de um corpo mais quente para um mais frio. Sendo assim, calor seria simplesmente a energia transferida como resultado de uma diferença de temperatura.