Indique verdadeiro ou falso para as afirmações a seguir. Explique as falsas:
( ) Sistemas podem ser estudados apenas sob um ponto de vista macroscópico.
( ) Quilograma, segundo, pé e Newton são unidades do SI.
( ) Temperatura é não uma variável de estado.
( ) Massa é uma variável de estado.
() O valor da temperatura expresso em graus Celsius é sempre maior que aquele expresso na escala Kelvin.
( ) Dispositivos para determinação de pressão incluem barômetros e manômetros.
( ) A escalas Kelvin é, é uma escalas absoluta de temperatura.
( ) Se um sistema está isolado de suas vizinhanças e não ocorrem alterações nas suas propriedades observáveis, então o sistema estava em equilíbrio no momento em que foi isolado.
( ) O volume específico é o inverso da densidade.
( ) Volume é uma propriedade de estado.
( ) A libra-força (lbf) é igual à libra-massa (lbm).
( ) O valor da temperatura expresso na escala Kelvin é sempre maior que o correspondente na escala Fahrenheit.
( ) Pressão é uma variável de estado.

Passo 1

O enunciado pede que eu indique “Verdadeiro” ou “Falso” para cada uma das afirmações abaixo e que eu explique explicitamente as afirmações falsas. As afirmações são (copiadas na ordem dada):
  1. ( ) Sistemas podem ser estudados apenas sob um ponto de vista macroscópico.
  2. ( ) Quilograma, segundo, pé e Newton são unidades do SI.
  3. ( ) Temperatura é não uma variável de estado.
  4. ( ) Massa é uma variável de estado.
  5. () O valor da temperatura expresso em graus Celsius é sempre maior que aquele expresso na escala Kelvin.
  6. ( ) Dispositivos para determinação de pressão incluem barômetros e manômetros.
  7. ( ) A escala Kelvin é uma escala absoluta de temperatura.
  8. ( ) Se um sistema está isolado de suas vizinhanças e não ocorrem alterações nas suas propriedades observáveis, então o sistema estava em equilíbrio no momento em que foi isolado.
  9. ( ) O volume específico é o inverso da densidade.
  10. ( ) Volume é uma propriedade de estado.
  11. ( ) A libra-força (lbf) é igual à libra-massa (lbm).
  12. ( ) O valor da temperatura expresso na escala Kelvin é sempre maior que o correspondente na escala Fahrenheit.
  13. ( ) Pressão é uma variável de estado.

Passo 2

Afirmação 1: “Sistemas podem ser estudados apenas sob um ponto de vista macroscópico.”
Explicação e conclusão: falso.
  • O que significa “macroscópico”: é a descrição por variáveis médias observáveis (por ex. pressão, temperatura, volume), que não requerem detalhar cada partícula.
  • O que significa “microscópico”: é a descrição em termos de partículas e suas posições/velocidades (mecânica estatística, por ex.).
  • Na prática os sistemas podem ser estudados tanto macroscopicamente quanto microscopicamente; cada abordagem tem vantagens: o macroscópico é prático para engenharia, o microscópico explica de onde vêm as leis macroscópicas.
    Logo a palavra “apenas” torna a frase falsa — não é verdade que só se possa estudar sistemas macroscopicamente.

Passo 3

Afirmação 2: “Quilograma, segundo, pé e Newton são unidades do SI.”
Explicação e conclusão: falso.
  • No Sistema Internacional (SI) temos unidades base como quilograma \,(\mathrm{kg}) e segundo \,(\mathrm{s}). Esses dois são unidades do SI.
  • Newton \,(\mathrm{N}) é unidade derivada do SI para força, definida por \,1\\ \mathrm{N}=1\\ \mathrm{kg\cdot m/s^{2}}. Portanto Newton é unidade do SI (derivada).
  • \,(\mathrm{ft}) é unidade do sistema imperial/estadunidense, NÃO é unidade do SI.
    Portanto a afirmação é falsa porque inclui o pé como unidade do SI.

Passo 4

Afirmação 3: “Temperatura é não uma variável de estado.” (interpreto como “Temperatura não é uma variável de estado”)
Explicação e conclusão: falso.
  • Definição de variável (ou propriedade) de estado: é uma grandeza que depende apenas do estado atual do sistema, não do caminho pelo qual o sistema chegou a esse estado.
  • Temperatura é uma propriedade intensiva que caracteriza o estado térmico do sistema; para um equilíbrio térmico dado, a temperatura tem um valor bem definido independentemente do histórico.
  • Exemplo: se duas porções de gás em equilíbrio têm a mesma temperatura, essa igualdade é uma propriedade do estado atual.
    Portanto temperatura é sim uma variável/propriedade de estado.

Passo 5

Afirmação 4: “Massa é uma variável de estado.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Massa é uma propriedade de um sistema que, num dado estado, tem um valor bem definido (é extensa: escala com o tamanho do sistema).
  • Em termos de definição de estado, massa não depende do caminho; se você especifica o estado (por ex. quantidade de matéria presente), a massa já está determinada.
  • Observação prática: em sistemas abertos a massa pode variar com trocas, mas isso não impede que massa seja uma propriedade de estado — ela simplesmente pode mudar com o tempo se o sistema trocar massa com o entorno.

Passo 6

Afirmação 5: “O valor da temperatura expresso em graus Celsius é sempre maior que aquele expresso na escala Kelvin.”
Explicação e conclusão: falso.
  • Relação entre as escalas Celsius e Kelvin: T_{K}=T_{^\circ C}+273{,}15.
  • Isso mostra que para qualquer valor de \,T_{^\circ C} a temperatura em Kelvin é maior numericamente por 273{,}15 unidades.
  • Exemplo: 0\\ ^\circ\mathrm{C} corresponde a \,273{,}15\\ \mathrm{K}; claramente 0<273{,}15.
    Logo a afirmação que diz que Celsius é sempre maior que Kelvin é falsa — é justamente o contrário: o valor em Celsius é sempre menor que o valor em Kelvin (pela diferença fixa de 273{,}15).

Passo 7

Afirmação 6: “Dispositivos para determinação de pressão incluem barômetros e manômetros.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Barômetro: instrumento que mede a pressão atmosférica (geralmente pressão absoluta do ar) — ex.: barômetro de mercúrio.
  • Manômetro: mede diferença de pressão entre um ponto e uma referência (geralmente pressão relativa ou diferencial).
    Ambos são instrumentos típicos para medir pressão, portanto a afirmação é verdadeira.

Passo 8

Afirmação 7: “A escala Kelvin é uma escala absoluta de temperatura.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • “Escala absoluta” quer dizer que o zero da escala corresponde a um limite físico absoluto (zero absoluto), onde a energia térmica microscópica mínima é atingida.
  • A escala Kelvin define exatamente isso: \,0\\ \mathrm{K} é o zero absoluto; as temperaturas em Kelvin são proporcionais à energia térmica média por grau de liberdade em muitos contextos.
    Portanto Kelvin é uma escala absoluta.

Passo 9

Afirmação 8: “Se um sistema está isolado de suas vizinhanças e não ocorrem alterações nas suas propriedades observáveis, então o sistema estava em equilíbrio no momento em que foi isolado.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Definição prática de equilíbrio termodinâmico: um sistema em equilíbrio macroscópico tem suas propriedades observáveis (pressão, temperatura, composição, etc.) constantes no tempo.
  • Se, após isolar o sistema, nenhuma propriedade observável muda com o tempo, isso significa que o estado é temporalmente estacionário — o que é exatamente a condição de equilíbrio.
  • Portanto se nada evolui quando isolado, o sistema já estava em equilíbrio no instante da isolação.

Passo 10

Afirmação 9: “O volume específico é o inverso da densidade.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Definição: densidade \rho é massa por unidade de volume, \rho=\dfrac{m}{V}. Volume específico v é volume por unidade de massa, \,v=\dfrac{V}{m}.
  • Daí v=\frac{1}{\rho}.
  • Ambos são propriedades intensivas (independentes da quantidade do material), e v é de fato o inverso da densidade.

Passo 11

Afirmação 10: “Volume é uma propriedade de estado.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Volume é uma grandeza que descreve o espaço ocupado por um sistema num dado estado; se o estado (por ex. pressão, temperatura, quantidade de matéria) estiver especificado, o volume do sistema está definido.
  • Volume é também uma propriedade extensiva (duas porções idênticas juntadas têm volume duas vezes maior).
    Logo volume é uma propriedade de estado.

Passo 12

Afirmação 11: “A libra-força (lbf) é igual à libra-massa (lbm).”
Explicação e conclusão: falso.
  • Libra-massa \,\mathrm{lbm} é unidade de massa no sistema inglês/imperial. Libra-força \,\mathrm{lbf} é unidade de força. São conceitos diferentes.
  • Relação física: a força peso de uma massa de 1\\ \mathrm{lbm} na superfície da Terra é aproximadamente 1\\ \mathrm{lbf} apenas se se adotar uma constante de conversão conveniente; em unidades SI a relação é F=m g,
com \,g\approx 9{,}80665\\ \mathrm{m/s^{2}}. Em SI, 1\\ \mathrm{lbf}\approx 4{,}44822\\ \mathrm{N} e 1\\ \mathrm{lbm}\approx 0{,}45359237\\ \mathrm{kg}.
  • Em resumo: \mathrm{lbf} e \mathrm{lbm} não são iguais; uma é unidade de força e outra de massa.

Passo 13

Afirmação 12: “O valor da temperatura expresso na escala Kelvin é sempre maior que o correspondente na escala Fahrenheit.”
Explicação e conclusão: falso.
  • Relações entre escalas: T_{K}=T_{^\circ C}+273{,}15, \qquad T_{^\circ F}=\frac{9}{5}T_{^\circ C}+32.
  • Para comparar T_{K} com T_{^\circ F} escrevemos a desigualdade T_{K}>T_{^\circ F}, substituímos e obtemos: T_{^\circ C}+273{,}15>\frac{9}{5}T_{^\circ C}+32.
  • Rearranjando: 241{,}15>\frac{4}{5}T_{^\circ C}\quad\Rightarrow\quad T_{^\circ C}<301{,}4375\\ ^\circ\mathrm{C}.
  • Isso significa que para temperaturas em Celsius abaixo de aproximadamente \,301{,}44\\ ^\circ\mathrm{C} (ou seja, abaixo de cerca de \,574{,}59\\ \mathrm{K}) temos T_{K}>T_{^\circ F}. Mas para temperaturas suficientemente altas (por exemplo T_{^\circ C}=400\\ ^\circ\mathrm{C}) a temperatura em Fahrenheit é numericamente maior: com T_{^\circ C}=400 obtemos T_{K}=673{,}15\\ \mathrm{K} e T_{^\circ F}=752\\ ^\circ\mathrm{F}, então T_{^\circ F}>T_{K}.
  • Logo a afirmação de que Kelvin é sempre maior que Fahrenheit é falsa — ela só vale para temperaturas abaixo do limiar calculado.

Passo 14

Afirmação 13: “Pressão é uma variável de estado.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
  • Pressão é uma grandeza intensiva que caracteriza o estado mecânico de um sistema; em equilíbrio, a pressão tem um valor bem definido que depende apenas do estado atual, não do caminho seguido.
  • Exemplo: um gás confinado a um volume e temperatura dados tem pressão determinada por uma equação de estado (por ex. ideal: \,pV=nRT).
    Portanto pressão é uma variável (propriedade) de estado.

Resposta

Falso
Falso
Falso
Verdadeiro
Falso
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Falso
Falso
Verdadeiro

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