Exercícios Resolvidos de Estados, Processos e Propriedades Intensivas e Extensivas

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Enunciado

Considere o equilíbrio do sistema mostrado na figura. No instante que o peso é removido, o equilíbrio entre a pressão externa, imposta pelos pesos, e a pressão interna, imposta pelo gás, deixa de existir. Isso resulta no movimento do pistão pra cima, até que o equilíbrio entre as pressões seja restabelecido.

Como podemos estudar esse processo real, como se ele fosse formado por uma sequência de processos de equilíbrio, se ele só ocorrem, quando não existe equilíbrio?

Passo 1

O enunciado imagina um processo que só ocorre por causa do desequilíbrio inicial entre o sistema e sua vizinhança. Ele quer saber, como podemos usar a estratégia de considerar esse processo, como sendo um processo de quase-equilíbrio, se ele só está ocorrendo unicamente por causa da falta de equilíbrio.

A gente vai escapar desse beco sem saída, explicando o motivo do processo de quase-equilíbrio ter esse nome.

Passo 2

O estado de quase-equilíbrio não é formado por estados com o sistema perfeitamente equilibrado com sua vizinhança. Ele é um processo formado por estados, que consideram um desequilíbrio muito pequeno entre o sistema e o ambiente ao seu redor.

lim des → 0 ⁡ d e s

onde d e s é o desequilíbrio entre o sistema e sua vizinhança.

A idéia por trás dessa aproximação é a mesma que usamos, quando calculamos o limite de uma função. Imaginamos que o desequilíbrio se aproxima o quanto quisermos de zero.

Dizendo isso de outra forma, esse desequilíbrio pode ser tão pequeno, que se torna desprezível. No fim, apenas o seu efeito de mover o pistão permanece.

Passo 3

Então como podemos aplicar essa aproximação e simplificar o problema de remoção de pesos? Podemos imaginar que, ao invés de removermos todos os pesos de uma ve só, estamos removendo um peso muito pequeno de cada vez.

Desse jeito, a cada peso removido, o sistema teria tempo de se equilibrar internamente de forma que todas as suas propriedades intensivas voltem a ter valores uniformes por todo o sistema. Ou seja, todos os estados seriam estados de equilíbrio.

Passo 4

Resumindo, o processo formado por uma sucessão de estados de equilíbrio é chamado de processo de QUASE-equilíbrio, porque, em cada um de seus estados, existe um desequilíbrio muito pequeno. Ou seja, são estados que quase estão em equilíbrio.

Resposta

Podemos estudar um processo real gerado a partir do desequilíbrio através de um processo de quase-equilíbrio, porque, nessa simplificação, o desequilíbrio não é totalmente desconsiderado. Seu efeito de mover o pistão ainda permanece, apesar de ele ser desprezível.

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