Entender esses dois tipos de transformações termodinâmicas e as diferenças entre elas.

Transformações termodinâmicas particulares, energia térmica, calor, Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica.

Comece esta aula perguntando aos alunos o que eles se lembram sobre as transformações termodinâmicas particulares. Faça perguntas do tipo quais são e quais as características de cada uma delas. Depois faça o mesmo com as duas leis da termodinâmica. Faça no quadro um resumo organizado e sequencial sobre o assunto pois toda essa teoria será necessária para entender o objeto de estudo desta aula.

Depois, de maneira bastante convencional, dê as definições do que é transformação termodinâmica reversível e irreversível. Explique pra eles que transformação reversível é aquela em que, após seu término o sistema consegue retornar ao seu estado inicial, pelo mesmo caminho, passando pelos mesmos estados intermediários, na sequencia inversa daquela ocorrida na transformação de ida, porém sem interferência de nenhum agente externo.

Diga agora que uma transformação é considerada irreversível se ela não puder ser revertida sozinha pelo sistema, ou seja, se não satisfizer as condições citadas para as transformações reversíveis.

A partir deste ponto peça para que formem grupos de 5 pessoas e classifiquem algumas transformações termodinâmicas conhecidas por eles em reversíveis e irreversíveis. Peça para que pensem também em outras transformações termodinâmicas, como as que acorrem no pistão de um automóvel e que as classifiquem também em reversíveis e irreversíveis.

Após o período de discussões organize as respostas dos grupos no quadro de modo a se obter a ideia da maioria dos grupos. É esperado que a maior parte dos alunos concorde que a maioria dos processos naturais são irreversíveis. Se não, convença-os disso e dê como explicação a dissipação de energia que acontece, em geral, nas transformações termodinâmicas.

A partir daqui eles já estão preparados para uma explicação clássica sobre a transformação livre, que é um excelente exemplo de transformação irreversível. Comece mostrando a Figura 1, onde certa quantidade de um gás encontra-se dividido por uma fina película, em um recipiente de paredes adiabáticas e volume invariável.

Como a película não oferece resistência a expansão do gás contido numa das partes, este se expande livremente para a região de vácuo. Esta é uma transformação irreversível pois o sistema não vai voltar à sua situação inicial, de maneira natural, sem a interferência de uma agente externo realizando trabalho sobre o mesmo. A partir deste ponto peça para que os grupos de 5 pessoas determinem para esta transformação termodinâmica os valores das variáveis τgás, ΔU e Q em função da situação exposta na Figura 1. Se algum grupo chegar aos valores τ_gás = 0, ΔU = 0 e Q = 0, escreva-os no quadro e re-explique. Caso contrário encerre a aula explicando-os no quadro, ou seja, o gás não sofreu resistência na sua expansão (τ_gás = 0), a temperatura manteve-se constante (ΔU = 0) e não houve troca de calor com o meio externo (Q = 0).

Peça aos alunos para pesquisarem exemplos de transformações reversíveis e irreversíveis e trazê-los na próxima aula para que sejam dados como exemplos para toda a turma.

Aprenda mais sobre Transformações reversíveis e irreversíveis:

MSPC: http://www.mspc.eng.br/termo/termod0120.shtml 

Ciência e Cultura: http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis/aula_termodinamica002.asp 

E-escola: http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=572 

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.

Elabore um trabalho de extra-classe que seja a formalização da pesquisa sugerida no final da aula.