A temperatura de un sistema isolado (sem interação com seu ambiente) se conserva? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta se a temperatura de um sistema isolado (isto é, sem trocas de calor nem de trabalho com o ambiente) se mantém constante. O conteúdo envolvido é Termodinâmica (Primeira e Segunda Leis) e o conceito de temperatura como derivada de energia em relação à entropia. Para responder, vamos usar a primeira lei para ver qual variável se conserva e a definição termodinâmica de temperatura.

Passo 2

Definindo um sistema isolado, temos por enunciado
\delta Q = 0,\quad \delta W = 0.
Pela Primeira Lei,
\mathrm{d}E = \delta Q - \delta W,
logo, para o sistema isolado
\mathrm{d}E = 0,
ou seja, a energia interna E é conservada.

Passo 3

A temperatura termodinâmica é definida via a entropia S como
\frac{1}{T} = \frac{\partial S}{\partial E}\Big|_{V,N},
ou equivalentemente
T = \Bigl(\frac{\partial E}{\partial S}\Bigr)_{V,N}.
Num processo irreversível interno, mesmo com E constante, a entropia cresce \mathrm{d}S>0 até atingir o equilíbrio máximo de S. Como T está ligada a \partial E/\partial S, esse aumento de S faz T variar.

Passo 4

Importante distinguir grandezas extensivas (energia E, entropia S) das intensivas (temperatura T). Somente as extensivas mantêm-se constantes no sistema isolado (ou crescem, no caso de S). As intensivas podem mudar até que o sistema alcance o equilíbrio interno em que T fica uniforme.

Passo 5

Em particular, só se conserva a temperatura se o processo for adiabático reversível (nenhuma produção de entropia) e se não houver trabalho de forma a alterar T. Mas, de modo geral, num sistema isolado que sofre uma transformação irreversível, T muda até o equilíbrio.

Resposta

Não. Num sistema isolado apenas a energia interna E se conserva. A temperatura T, sendo uma grandeza intensiva ligada à variação de entropia, varia sempre que há produção interna de entropia até o sistema atingir o equilíbrio térmico.

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