Conteúdo do livro interativo de Termodinâmica

Equilíbrio térmico, temperatura e termometria.

Termômetros, sensores térmicos e medição sem contato.

Celsius, Fahrenheit, Kelvin e zero absoluto.

Conversão entre escalas termométricas e exemplo resolvido.

Sistemas abertos, fechados e isolados.

Processos quasi-estáticos, reversíveis e irreversíveis.

Estado termodinâmico, variáveis e funções de estado.

Definição, convenção de sinais e calorimetria.

Aplicação da equação do calor sensível.

Troca de calor entre corpos até o equilíbrio.

Argumentos qualitativos e equação de estado.

Trabalho de expansão e compressão: dW = -P dV.

Cálculo do trabalho na expansão ou compressão isotérmica.

Pares conjugados e propriedades intensivas/extensivas.

Definição e componentes microscópicos da energia interna.

Conservação de energia em sistemas termodinâmicos.

Exemplo resolvido com calor, trabalho e variação da energia interna.

Introdução à entropia, irreversibilidade e desigualdade de Clausius.

Capacidades caloríficas, calor específico e processos isocóricos.

Objetivos do capítulo, condições dos processos, ideia de potencial termodinâmico e mudança de variáveis naturais.

Entropia como função de estado, energia interna como potencial fundamental e identificação de variáveis conjugadas.

Definição, diferencial, variáveis naturais e interpretação física. Inclui exercícios automáticos por IA.

Definição de entalpia, calor a pressão constante, aquecimento isobárico e processos endotérmicos/exotérmicos. Inclui exercícios automáticos por IA.

Definição de Gibbs, critério de espontaneidade, equilíbrio e exemplo da sublimação do CO₂. Inclui exercícios automáticos por IA.

Definição, diferencial, variáveis naturais e interpretação física do grand potential.

Analogias entre pressão-volume e campo magnético-magnetização.

Fundamentos matemáticos, relações principais, aplicação ao gás ideal, retângulo termodinâmico e simulador interativo. Inclui exercícios automáticos por IA.

Síntese final com definições, variáveis naturais, processos ideais e interpretações físicas dos potenciais.

Panorama histórico da entropia, formulação de Gibbs e Jaynes e introdução ao conceito de ensemble estatístico.

Sistema isolado, postulado da equiprobabilidade e derivação da relação de Boltzmann.

Contato com reservatório térmico, distribuição de Boltzmann, função de partição e significado físico do parâmetro beta.

Relação entre função de partição, energia livre de Helmholtz e energia interna como média estatística.

Contagem de microestados, extensividade e correção por N fatorial para partículas indistinguíveis.

Construção da função de partição do gás ideal e papel do comprimento de onda térmico de de Broglie.

Energia livre, equação de estado, energia interna e entropia do gás ideal na formulação de Sackur-Tetrode.

Modelo de spin, magnetização estatística e função de Brillouin.

Limite clássico dos momentos magnéticos e interpretação via função de Langevin.

Postulado de Nernst, zero absoluto, entropia residual e falha do tratamento clássico em baixas temperaturas.

Dulong-Petit, sólido de Einstein, quantização da vibração e calor específico em diferentes regimes.

Discussão qualitativa sobre quando o gás ideal deixa de funcionar e por que o modelo de Van der Waals introduz volume molecular finito e interações atrativas.

Motivação para gases reais, correções de volume e pressão, e forma final da equação de estado.

Condições críticas do gás de Van der Waals e interpretação física do ponto crítico.

Variáveis reduzidas, universalidade da equação de Van der Waals e fator de compressibilidade crítico.

Isotermas reduzidas, regiões instáveis e a curva espinodal nas transições líquido-vapor.

Critérios de estabilidade e coexistência de fases a partir das energias livres de Helmholtz e Gibbs.

Regra das áreas iguais, coexistência líquido-vapor, regra da alavanca e aplicação ao dióxido de carbono.

Estados metaestáveis, nucleação e limites de estabilidade em transições de fase.

Calor latente, inclinação da curva de coexistência e aplicações da equação de Clausius-Clapeyron.

Resposta volumétrica à pressão, divergência no ponto crítico e interpretação da compressibilidade isotérmica.

Coeficiente de expansão térmica, resposta à temperatura e comportamento próximo ao ponto crítico.

Modos de operação de um ciclo termodinâmico, fluxos de energia e distinção entre produzir trabalho e transportar calor.

As quatro etapas reversíveis do ciclo de Carnot e a interpretação física de cada troca de calor e trabalho.

Primeira Lei no ciclo, balanço entre calor e trabalho, Segunda Lei, enunciado de Kelvin e caso do gás ideal.

Eficiência geral de máquinas térmicas, limite de Carnot e derivação explícita para gases ideais.

Cálculo de calores, trabalho líquido, volumes intermediários e eficiência para um gás ideal monoatômico.

Percurso inverso do ciclo, trabalho externo positivo e coeficiente de performance ideal.

Aplicação numérica do CoP e interpretação do trabalho necessário para remover calor do reservatório frio.

Processos isotérmicos e isocóricos, origem do trabalho líquido e motivo da eficiência ficar abaixo de Carnot.

Irreversibilidade nas isocóricas, gradientes térmicos finitos e perda de eficiência por produção de entropia.

Arquitetura com dois cilindros, defasagem de pistões e papel termodinâmico do regenerador.

Cálculo de volumes, calores, trabalho líquido e eficiência para um motor Stirling alfa com regenerador ideal.