Exercício 1: Responda as afirmações abaixo com verdadeiro ( V ) ou falso ( F ).
( ) Um sistema fechado não pode interagir com sua vizinhança.
( ) A densidade é uma propriedade intensiva.
( ) O Oceano Atlântico é um sistema aberto.
( ) Um sistema homogêneo deve ser composto por uma substância pura.
( ) Um sistema contendo apenas uma substância deve ser homogêneo.

Passo 1

Você precisa marcar com verdadeiro (V) ou falso (F) cada uma das cinco afirmações abaixo. Vou listar exatamente as cinco afirmações para ficarmos alinhados com o que é pedido:
(1) Um sistema fechado não pode interagir com sua vizinhança.
(2) A densidade é uma propriedade intensiva.
(3) O Oceano Atlântico é um sistema aberto.
(4) Um sistema homogêneo deve ser composto por uma substância pura.
(5) Um sistema contendo apenas uma substância deve ser homogêneo.
Pronto — nada mais por enquanto além de identificar as declarações. A partir do Passo 2 eu vou explicar os conceitos necessários e analisar cada uma, passo a passo.

Passo 2

Antes de analisar a primeira afirmação, vamos definir com clareza o que é um sistema e os tipos principais segundo trocas com a vizinhança. Isso é essencial para decidir se uma afirmação sobre “interagir” é verdadeira ou falsa.
Definição básica (explicação direta e prática): quando falamos de sistema, imaginamos uma porção bem definida de matéria ou de espaço que estamos isolando mentalmente para estudar; tudo fora é a vizinhança. Quanto o sistema pode trocar com a vizinhança, classificamos assim:
  • Sistema aberto: troca matéria e energia com a vizinhança.
  • Sistema fechado: não troca matéria com a vizinhança, mas pode trocar energia (calor e/ou trabalho).
  • Sistema isolado: não troca nem matéria nem energia (idealizado; raramente perfeito na prática).
Exemplos curtos para fixar:
  • Uma chaleira com tampa frouxa: troca calor com o ar e também pode perder vapor (matéria) — é um sistema aberto (dependendo do esquema).
  • Um frasco hermeticamente fechado imerso em banho térmico: não troca matéria, mas troca calor com o banho — é um sistema fechado.
  • O universo inteiro (teoricamente) é tratado como isolado em algumas discussões — na prática é apenas uma idealização.
Com isso, agora sim analiso a afirmação (1).

Passo 3

Análise da afirmação (1): “Um sistema fechado não pode interagir com sua vizinhança.”
O que diz a definição: um sistema fechado pode trocar energia com a vizinhança (calor e/ou trabalho), apenas não troca matéria. Trocar energia é exatamente uma forma de interação. Portanto a frase “não pode interagir” é muito forte e contrária à definição de sistema fechado.
Exemplo para ver com os olhos: penso num recipiente de vidro fechado contendo gás; se eu aquecer o recipiente por fora, o gás muda de temperatura — houve interação (troca de energia por calor). Logo a afirmação é falsa.

Passo 4

Agora vamos falar de propriedades intensivas e extensivas, porque a afirmação (2) trata disso.
Definição simples e operacional:
  • Propriedade extensiva: depende da quantidade de matéria do sistema (ex.: massa m, volume V, energia total E). Se eu duplicar a amostra, a propriedade duplicará.
  • Propriedade intensiva: independe da quantidade de matéria (ex.: temperatura T, pressão p, densidade \rho). Se eu duplicar a amostra, a propriedade permanece a mesma.
A razão física por trás disso: muitas propriedades intensivas são razões entre duas extensivas. Por exemplo, densidade é a razão entre massa e volume:
\(\rho = \frac{m}{V}\)
Se eu pegar uma porção de substância e duplicar o tamanho (multiplicando massa e volume por um mesmo fator k), então m \to k m e V \to k V. Logo a nova densidade é
\(\rho' = \frac{k m}{k V} = \frac{m}{V} = \rho\).
Portanto \rho não depende da quantidade — é intensiva.
Com isso, a afirmação (2) “A densidade é uma propriedade intensiva.” é verdadeira.

Passo 5

Análise da afirmação (3): “O Oceano Atlântico é um sistema aberto.”
Vamos aplicar a definição de sistema aberto: troca matéria e energia com a vizinhança. Pense no Atlântico como porção real do planeta: ele troca calor com a atmosfera e radiação solar (energia) e também troca massa com a atmosfera por evaporação e precipitação, recebe rios (entrada de água e sedimentos), libera fluxos de salmoura e organismos, e ainda troca água com outros oceanos por correntes (por exemplo, com o Pacífico via estreitos ou pelo sul). Portanto há trocas claras de matéria e energia.
Exemplos concretos para convencer: evaporação da água do mar (matéria) que vai para a atmosfera; troca de calor entre correntes quentes e frias (energia); entrada de rios e descarga de sedimentos (matéria). Sendo assim, caracterizamos o Atlântico como um sistema aberto.
Logo a afirmação (3) é verdadeira.

Passo 6

Agora vamos entender melhor os conceitos de sistema homogêneo e substância pura porque as afirmações (4) e (5) exigem essas distinções.
Definições passo a passo e com exemplos:
  • Sistema homogêneo: tem mesma composição e propriedades em toda a região considerada; tipicamente é um único fase (por exemplo, água líquida pura distribuída de modo uniforme, ou uma solução salina bem misturada). Homogeneidade refere-se à uniformidade espacial das propriedades.
  • Substância pura: é uma única espécie química (um elemento ou um composto) com composição fixa e bem definida (por exemplo água pura ou dióxido de carbono puro). Uma substância pura pode existir em mais de uma fase (água líquida + gelo, por exemplo) mas ainda é a mesma espécie química.
Importante: um sistema homogêneo não precisa ser uma substância pura — pode ser uma mistura perfeitamente homogênea (solução) como água salgada ou ar seco (em pequenas escalas consideramos homogêneo). E um sistema formado por uma única substância pode ser heterogêneo se houver mais de uma fase (por exemplo água líquida com gelo) porque a propriedade local varia entre as fases.
Com esses esclarecimentos, analiso (4) e (5).

Passo 7

Análise da afirmação (4): “Um sistema homogêneo deve ser composto por uma substância pura.”
Usando o que falamos: homogeneidade é uniformidade espacial. Uma solução salina bem misturada (água + sal dissolvido) é homogênea mas não é uma substância pura — é uma mistura. Outro exemplo: ar numa sala (mistura de \text{N}_2, \text{O}_2, \text{CO}_2, etc.) pode ser homogêneo em grande escala mas não é uma substância pura. Portanto a afirmação que exige que todo homogêneo seja substância pura é falsa.

Passo 8

Análise da afirmação (5): “Um sistema contendo apenas uma substância deve ser homogêneo.”
Aqui a ideia errada que a afirmação traz é confundir “uma única substância” com “uniforme”. Considere o caso clássico: água líquida com gelo (sólido) no mesmo reservatório. O sistema contém apenas uma substância (água), mas há duas fases distintas com propriedades locais diferentes — logo é heterogêneo. Outro exemplo: uma peça metálica com gradiente de temperatura tem a mesma substância, mas não é homogênea em temperatura. Portanto ter apenas uma substância não garante homogeneidade. A afirmação é falsa.

Passo 9

Resumo final por afirmação com o raciocínio em poucas palavras (já discutido acima):
(1) falso — sistema fechado pode trocar energia (interagir).
(2) verdadeiro — densidade é razão \rho=\frac{m}{V}, independe da quantidade.
(3) verdadeiro — Atlântico troca matéria e energia com vizinhança (evaporação, rios, correntes).
(4) falso — sistemas homogêneos podem ser misturas (ex.: solução salina).
(5) falso — mesma substância pode apresentar várias fases ou gradientes (ex.: água + gelo) e ser heterogênea.

Resposta

(F)
(V)
(V)
(F)
(F)

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