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,
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
). Para garantir
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
e, portanto, a parede deve ser impermeável.
Passo 5
Combinando as três condições — parede adiabática
, rígida
e impermeável
— 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
, essas propriedades bloqueiam todas as formas de troca entre sistema e vizinhança.