Defina os seguintes conceitos fundamentais em físico-química: Sistema, vizinhança, fronteiras (também chamados de limites ou interfaces) de um sistema, processo, estado, variável de estado e função de estado.

Passo 1

O enunciado pede que a gente explique, em linguagem de físico-química, o que é um sistema, a vizinhança (ou arredores), as fronteiras (ou interfaces), processo, estado, variável de estado e função de estado. Isso faz parte dos conceitos básicos de termodinâmica, que servem para descrever e analisar qualquer fenômeno físico ou químico.

Passo 2

Vamos começar definindo o que é um sistema. Em termodinâmica, sistema é a porção do universo sobre a qual queremos fazer observações ou medições. Pode ser um reagente químico dentro de um béquer, um gás confinado num pistão ou até mesmo toda a atmosfera terrestre.

Passo 3

Tudo o que não faz parte do sistema chama-se vizinhança ou arredores. São os “restos” do universo que podem trocar energia ou matéria com o sistema, mas que nós não modelamos detalhadamente.

Passo 4

A fronteira (ou limite/interface) é a superfície real ou imaginária que separa o sistema da sua vizinhança. Dependendo do tipo de sistema, essa fronteira pode ser:
  • Impermeável: não permite troca de matéria.
  • Adiabática: não permite troca de calor.
  • Diaterma: permite troca de calor.

Passo 5

O estado de um sistema é a condição macroscópica em que ele se encontra num dado instante, caracterizada por um conjunto mínimo de grandezas mensuráveis (por exemplo pressão, volume, temperatura).

Passo 6

As variáveis de estado são essas grandezas macroscópicas que definem completamente o estado do sistema. Exemplos comuns são:
  • P: pressão
  • V: volume
  • T: temperatura
    Se conhecemos um conjunto suficiente de variáveis de estado, dizemos que o estado está bem determinado.

Passo 7

Uma função de estado é uma propriedade do sistema cujo valor depende apenas do estado inicial e do estado final, e não do caminho percorrido entre eles. Exemplos clássicos são:
  • Energia interna U
  • Entalpia H
  • Entropia S

Passo 8

Um processo é toda transformação que leva o sistema de um estado inicial a um estado final. Pode ser:
  • Isotérmico: T constante
  • Isobárico: P constante
  • Isométrico: V constante
    Num processo, variáveis de estado mudam, e podemos ter troca de calor e trabalho com a vizinhança.

Resposta

  • Sistema: parte do universo selecionada para observação.
  • Vizinhança (arredores): tudo que está fora do sistema e pode interagir com ele.
  • Fronteira (interface, limite): superfície real ou imaginária que separa sistema e vizinhança; pode ser adiabática, impermeável, etc.
  • Estado: condição macroscópica do sistema em dado instante, definida por variáveis de estado.
  • Variável de estado: grandeza mensurável (por ex. P, V, T) que caracteriza o estado do sistema.
  • Função de estado: propriedade que depende apenas do estado inicial e final (por ex. U, H, S), não do caminho.
  • Processo: caminho ou transformação que leva o sistema de um estado a outro, envolvendo trocas de calor e/ou trabalho.

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