Lista de exercícios: 2^ a Lei da termodinâmica.
(UFBA) Sobre as leis da Termodinâmica, pode-se afirmar:
  1. A Primeira Lei expressa a conservação da energia.
  2. A Primeira Lei garante que não há fluxo de calor entre dois corpos à mesma temperatura.
  3. A Segunda Lei implica que o calor não pode fluir espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente.
  4. A Segunda Lei implica que é impossível a conversão total de qualquer quantidade de calor em energia mecânica, em qualquer máquina cíclica.
  5. A Segunda Lei implica que dois gases, uma vez misturados, têm grande probabilidade de voltar a separar-se espontaneamente.
    Soma ( )

Passo 1

Beleza, o enunciado quer saber quais afirmativas sobre as leis da Termodinâmica são verdadeiras e depois somar os números delas (por exemplo, se forem verdadeiras as 1, 3 e 4, a soma é 1+3+4=8).
Conteúdo: Leis da Termodinâmica (principalmente 1ª, 2ª e até a 0ª lei que aparece por tabela).
O que vamos precisar:
  • Entender a 1ª Lei (conservação de energia: ΔU = Q − W).
  • Conhecer a 0ª Lei (equilíbrio térmico e fluxo de calor).
  • Entender a 2ª Lei (sentido natural do calor e irreversibilidade, ΔS ≥ 0).

Passo 2

Vamos analisar as afirmativas 1 e 2:
  1. “A Primeira Lei expressa a conservação da energia.”
    • A 1ª Lei diz que a energia interna de um sistema varia de acordo com o calor trocado Q e o trabalho W realizado: De
      - Isso é de fato a conservação de energia. Logo, verdadeira.
  2. “A Primeira Lei garante que não há fluxo de calor entre dois corpos à mesma temperatura.”
    • Na real, essa é a ideia da 0ª Lei da Termodinâmica: se A e B estão em equilíbrio térmico, não há fluxo de calor. A 1ª Lei não fala sobre fluxo nulo; ela só cuida de balanço de energia.
    • Então essa é falsa.

Passo 3

Agora as afirmativas 3 e 4:
3) “A Segunda Lei implica que o calor não pode fluir espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente.”
  • A 2ª Lei, em forma de Clausius, diz que é impossível um processo cujo único resultado seja transferir calor de um corpo frio para um quente sem trabalho externo.
  • Portanto verdadeira.
  1. “A Segunda Lei implica que é impossível a conversão total de qualquer quantidade de calor em energia mecânica, em qualquer máquina cíclica.”
    • Esse é o enunciado de Kelvin–Planck da 2ª Lei: jamais se converte 100% do calor recebido em trabalho útil em um ciclo. Sempre há rejeição de calor a um reservatório mais frio.
    • Logo, verdadeira.

Passo 4

Finalmente a afirmativa 5:
5) “A Segunda Lei implica que dois gases, uma vez misturados, têm grande probabilidade de voltar a separar-se espontaneamente.”
  • A 2ª Lei diz que a entropia total de um sistema isolado tende a aumentar (ΔS ≥ 0). Misturar gases aumenta entropia. A volta espontânea a um estado com entropia menor é extremamente improvável (praticamente impossível).
  • Então essa afirmação está errada no sentido em que a 2ª Lei nega a separação espontânea; o exercício diz “implica que têm grande probabilidade de voltar a separar-se”, mas na verdade a probabilidade é quase zero. Logo, a afirmativa 5 é falsa.

Resposta

Somando as afirmativas verdadeiras (1 + 3 + 4) dá 1 + 3 + 4 = 8.

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