Uma definição natural de energia cinética e potencial em termodinâmica

Abstract

Na tentativa de tornar a termodinâmica mais familiar e sem violação do seu formalismo, define-se a partir de expressão do diferencial da energia, já incorporando as conseqüências da 2 a Lei, o diferencial da energia cinética como associadoàs variações de temperatura a volume constante e o de energia potencialàs de volume, a temperatura constante. A comparação entre os diferenciaisé realizada pela normalização das variações de temperatura e de volumeàs de pressão. Ver-se-á que na fase gasosa, as variações de energia cinética prevalecem em muito sobre as potenciais enquanto na condensada, elas se ombreiam. Palavras-chave: energia termodinâmica, energia potencial, energia cinética.In an attempt to make the teaching of thermodynamics more familiar and without violating its formalism, we define from the expression of the energy differential, in which the consequences of the the 2nd law was already incorporated, the differential of the kinetic energy as associated to the temperature variations at constant volume and the differential of the potential energy to those at constant temperature. Comparison between the two differentials is accomplished through the normalization of the temperature and volume variations to a common pressure variation. It will be seen that in the gaseous phase the kinetic part greatly exceeds the potential one but that in the condensed phase they are of the same order of magnitude. Keywords: thermodynamical energy, potential energy, kinetic energy. IntroduçãoNós hoje sabemos que o princípio fundamental para compreender a equivalência entre calor e energia dinâmica deve se basear na interpretação cinética, que reduz todos os fenômenos térmicos ao movimento desordenado dosátomo e moléculas. Deste ponto de vista, o estudo do caloré considerado como um ramo especial da mecânica (...) a mecânica estatística (...) da qual redundou uma compreensão muito satisfató-ria das leis fundamentais da termodinâmica. (...) O ponto de vista na termodinâmica puraé porém diferente: que os princípios fundamentais são aceitos como postulados fundamentais extraídos da experiência, e suas conclusões não se atém ao mecanismo cinético dos fenômenos. Este modo de proceder tem a vantagem de ser largamente independente das simplificações feitas na abordagem por mecânica estatística; disso segue que os resultados termodinâmicos sejam geralmente muito precisos. Por outro lado,é muito insatisfatório obter resultados sem estar na posição de ver em detalhe como as coisas se passam; assim,é muito oportuno completar um resultado termodinâmico com uma interpretação cinética, por simples que seja.Parece-nos que estaríamos caminhando na direção do pensamento de Fermi, o de procurar tornar a termodinâmica mais intuitiva, se pudéssemos extrair do seu conceito fundamental, o da energia, ou mais de acordo com seu espírito, de suas variações, aquelas parcelas que a mecânica nos ensina de que ela se constitúi, as das variações de energia cinética e potencial. Para isto notemos que a termodinâmica culminou do desenvolvimento da idéia de que...