Qual a importância das Propriedades Intensivas para caracterizar o equilíbrio de um sistema?

Passo 1

O enunciado pergunta por que as propriedades intensivas são tão importantes para caracterizar o equilíbrio de um sistema. Aqui o conteúdo é equilíbrio termodinâmico e vamos precisar entender o que são propriedades de estado, em particular a diferença entre propriedades intensivas e extensivas.

Passo 2

Propriedades de um sistema termodinâmico dividem-se em:
– Propriedades extensivas, que dependem do tamanho ou da quantidade de matéria (por exemplo, volume ou massa total).
– Propriedades intensivas, que não dependem da quantidade de matéria e permanecem as mesmas em subpartes do sistema (por exemplo, temperatura (T), pressão (P) e potencial químico (mu)).

Passo 3

Equilíbrio termodinâmico significa que não há fluxos líquidos de energia ou matéria dentro do sistema ou entre subsistemas. Em equilíbrio:
– Não há diferença de temperatura, caso contrário calor fluiria.
– Não há diferença de pressão, caso contrário haveria trabalho de expansão.
– Não há diferença de potencial químico, caso contrário moléculas migrariam de uma fase para outra.

Passo 4

Como todas essas grandezas que se igualam no equilíbrio são propriedades intensivas, basta verificar que
T^(1) = T^(2), P^(1) = P^(2), mu^(1) = mu^(2)
entre quaisquer duas partes do sistema ou entre fases distintas. A igualdade dessas propriedades garante que não há forças motrizes para trocas de calor, trabalho ou matéria.

Passo 5

Propriedades intensivas definem de forma única o estado de equilíbrio de um sistema homogêneo, pois são independentes do tamanho do sistema e se tornam “sinais de alerta” para qualquer desequilíbrio. Em outras palavras, usando apenas intensivas é possível dizer se o sistema já atingiu equilíbrio completo.

Resposta

As propriedades intensivas são fundamentais porque, sendo independentes da quantidade de matéria, igualam-se entre todas as partes ou fases em equilíbrio e garantem a ausência de fluxos de calor, trabalho ou matéria, caracterizando univocamente o estado de equilíbrio do sistema.

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