1.4 Explique por que a definição de uma parede adiabática na Seção 1.2 especifica que a parede é rígida e impermeável.

Passo 1

O enunciado quer que a gente explique por que, ao definir uma parede adiabática (isto é, sem troca de calor), a Seção 1.2 exige também que ela seja rígida e impermeável. O conteúdo usado será a primeira lei da termodinâmica e a identificação dos três modos de troca entre sistema e vizinhança: calor, trabalho e massa.

Passo 2

Por definição, uma parede adiabática impede a transferência de calor, ou seja,
Q = 0\,.
Mas, se ela fosse flexível ou permeável, ainda poderiam ocorrer outros tipos de trocas de energia ou de massa.

Passo 3

Se a parede não fosse rígida, ela poderia se mover quando houver diferença de pressão entre os lados, e esse movimento geraria trabalho de fronteira (trabalho P\,dV). Para garantir
W_{\text{b}}=0
é preciso que a parede seja rígida, fixando o volume e impedindo qualquer deslocamento de fronteira.

Passo 4

Se a parede não fosse impermeável, moléculas poderiam atravessá-la, levando consigo energia na forma de entalpia associada ao fluxo de massa. Para anular essa contribuição de energia via massa, precisamos de
\dot m=0\quad\longrightarrow\quad\sum_i m_i h_i=0
e, portanto, a parede deve ser impermeável.

Passo 5

Combinando as três condições — parede adiabática Q=0, rígida W_{\text{b}}=0 e impermeável \dot m=0 — obtemos um contorno que não permite nenhum tipo de troca de energia ou de massa. Assim, o sistema fica totalmente isolado do ponto de vista energético.

Resposta

A rigidez impede trabalho de fronteira e a impermeabilidade impede fluxo de massa. Juntas com a condição adiabática Q=0, essas propriedades bloqueiam todas as formas de troca entre sistema e vizinhança.

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