g) O que é um Potencial Termodinâmico?
Passo 1
O enunciado pergunta “O que é um Potencial Termodinâmico?”. Este conceito faz parte da termodinâmica de equilibro e envolve funções de estado e transformações de Legendre para trocar variáveis extensivas por intensivas.
Passo 2
Começamos pela energia interna
, que é uma função de estado natural nas variáveis extensivas entropia
, volume
e número de partículas
. Seu diferencial é dado por
onde
é a temperatura,
a pressão e
o potencial químico.
Passo 3
Para trabalhar com condições em que certas variáveis intensivas são fixas, aplicamos transformações de Legendre em
. Por exemplo:
Seus diferenciais tornam-se:
Passo 4
Cada potencial termodinâmico é, portanto, uma função de estado cujas variáveis naturais (por exemplo
para
ou
para
) tornam simples a análise de equilíbrio e espontaneidade de processos sob restrições correspondentes. Em condições de equilíbrio, esses potenciais atingem valor mínimo nas variáveis mantidas constantes.
Resposta
Um Potencial Termodinâmico é uma função de estado obtida por transformações de Legendre da energia interna, de modo a tornar variáveis intensivas (como
,
ou
) suas variáveis naturais; cada potencial (por exemplo
,
,
) é minimizado nas condições de equilíbrio e serve de critério de espontaneidade em processos sob restrições específicas.