Explique em detalhes o significado dos termos e dê exemplos:
Lei Zero da Termodinâmica
Lei Zero da Termodinâmica
Passo 1
Beleza, então a questão manda a gente explicar direitinho o que cada termo na Lei Zero da Termodinâmica significa e ainda dar exemplos. O conteúdo é Termodinâmica, mais especificamente a ideia de equilíbrio térmico e temperatura. Para resolver, a gente vai precisar entender:
- o que é equilíbrio térmico,
- o que a gente chama de temperatura,
- a própria Lei Zero (transitividade do equilíbrio),
e então mostrar uns exemplos práticos.
Passo 2
Primeiro, teoria pura:
- Equilíbrio térmico: dois sistemas A e B estão em equilíbrio térmico se, quando em contato (só trocando calor), não há fluxo de calor entre eles. Em outras palavras, a energia interna não muda por transferência de calor.
- Temperatura: é a grandeza que caracteriza o estado de equilíbrio térmico. Se A e B estão em equilíbrio térmico, dizemos que
. - Lei Zero da Termodinâmica (transitividade): se A está em equilíbrio térmico com B (
) e B está em equilíbrio térmico com C ( ), então A está em equilíbrio térmico com C ( ). Formalmente:
Isso garante que a temperatura seja uma propriedade bem definida, pois você pode comparar qualquer sistema usando um termômetro como “B”.
Passo 3
Agora, exemplos para fixar:
- Termômetro como “B”: coloque um termômetro de mercúrio em contato com um copo de café quente (sistema A). Ele marca, digamos, 60 °C, logo
.
Depois coloque esse mesmo termômetro num suco gelado (sistema C) e ele marca 10 °C, logo.
Pela Lei Zero, mesmo sem colocar o café direto no suco, a gente conclui que(ou seja, eles não estão em equilíbrio térmico), e mais: se os dois tivessem marcado a mesma temperatura no termômetro, estariam em equilíbrio entre si. - Três blocos metálicos A, B e C: se A toca B até pararem as trocas de calor (
) e depois B toca C até estabilizar ( ), então mesmo sem ligar A a C, já sabemos que .
Resposta
A Lei Zero da Termodinâmica estabelece que “o equilíbrio térmico é transitivo”: se A está em equilíbrio térmico com B e B com C, então A e C também estão em equilíbrio térmico. Isso permite definir a temperatura como uma propriedade única que pode ser medida e comparada entre sistemas.