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.
( ) 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):
- ( ) 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 escala Kelvin é uma escala 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 2
Afirmação 1: “Sistemas podem ser estudados apenas sob um ponto de vista macroscópico.”
Explicação e conclusão: falso.
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.
Explicação e conclusão: falso.
- No Sistema Internacional (SI) temos unidades base como quilograma
e segundo . Esses dois são unidades do SI. - Newton
é unidade derivada do SI para força, definida por . Portanto Newton é unidade do SI (derivada). - Pé
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.
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.
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.
Explicação e conclusão: falso.
- Relação entre as escalas Celsius e Kelvin:
- Isso mostra que para qualquer valor de
a temperatura em Kelvin é maior numericamente por unidades. - Exemplo:
corresponde a ; claramente .
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).
Passo 7
Afirmação 6: “Dispositivos para determinação de pressão incluem barômetros e manômetros.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
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.
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:
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.
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.
Explicação e conclusão: verdadeiro.
- Definição: densidade
é massa por unidade de volume, . Volume específico é volume por unidade de massa, . - Daí
- Ambos são propriedades intensivas (independentes da quantidade do material), e
é de fato o inverso da densidade.
Passo 11
Afirmação 10: “Volume é uma propriedade de estado.”
Explicação e conclusão: verdadeiro.
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.
Explicação e conclusão: falso.
- Libra-massa
é unidade de massa no sistema inglês/imperial. Libra-força é unidade de força. São conceitos diferentes. - Relação física: a força peso de uma massa de
na superfície da Terra é aproximadamente apenas se se adotar uma constante de conversão conveniente; em unidades SI a relação é
com
. Em SI,
e
.
- Em resumo:
e 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.
Explicação e conclusão: falso.
- Relações entre escalas:
- Para comparar
com escrevemos a desigualdade , substituímos e obtemos: - Rearranjando:
- Isso significa que para temperaturas em Celsius abaixo de aproximadamente
(ou seja, abaixo de cerca de ) temos . Mas para temperaturas suficientemente altas (por exemplo ) a temperatura em Fahrenheit é numericamente maior: com obtemos e , então . - 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.
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:
).
Portanto pressão é uma variável (propriedade) de estado.
Resposta
Falso
Falso
Falso
Verdadeiro
Falso
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Falso
Falso
Verdadeiro
Falso
Falso
Verdadeiro
Falso
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Falso
Falso
Verdadeiro