termodinamica

Cap´ ıtulo 1

Conceitos b´sicos de termodinˆmica a a
6 de Mar¸o de 2006 c Tendo sido desenvolvida primeiro, a mecˆnica serviu como ponto de partida para a formula¸ao da tera c˜ modinˆmica, que estendeu as poderosas t´cnicas de minimiza¸ao a sistemas sob efeito da temperatura. A a e c˜ estrutura matem´tica da termodinˆmica ´ fascinante mas ter´ a a e ıamos que dedicar um semestre inteiro ao assunto para poder apreci´-lo devidamente. Recomendo fortemente o livro do Callen [1] para quem se interessar. a Seguindo uma tendˆncia mais moderna, estaremos o tempo todo transitando entre a descri¸ao microsc´pica e c˜ o da f´ ısica estat´ ıstica e a macrosc´pica, da termodinˆmica. Embora n˜o siga a seq¨ˆncia hist´rica, a f´ o a a ue o ısica estat´ ıstica desenvolveu-se bem depois da termodinˆmica, esta abordagem reflete melhor a maneira com se a trabalha com o assunto atualmente.
O objetivo deste cap´ ıtulo ´ estabelecer e revisar elementos e id´ias que usaremos na formula¸ao tere e c˜ modinˆmica, al´m de desenvolver algumas das ferramentas b´sicas que ser˜o usadas ao longo do per´ a e a a ıodo. 1.1

Macro × micro

A termodinˆmica fornece uma descri¸ao macrosc´pica dos sistemas, quer dizer, as vari´veis usadas na sua a c˜ o a formula¸ao matem´tica s˜o bem definidas apenas para sistemas cujo n´mero de part´ c˜ a a u ıculas seja da ordem de
1023 . Esses sistemas tamb´m apresentam varia¸oes temporais muito lentas quando comparadas aos tempos e c˜ de varia¸ao das part´ c˜ ıculas que os cop˜em. Assim, qualquer medida realizada em um sistema macosc´pico o o necessariamente envolver´ m´dias espaciais e temporais de grandezas microsc´picas. Desta forma estarea e o mos substituindo uma enorme quantidade de informa¸oes (descri¸˜o cada part´ c˜ ca ıcula), por grandezas m´dias, e reduzindo drasticamente o n´mero de vari´veis utilizadas. Por exemplo, considere a observa¸ao de um recipu a c˜ iente contendo um