Se a membrana for removida e os gases misturados, o sistema se encontrará em equilíbrio termodinâmico? Justifique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma situação onde tem uma membrana separando dois gases. A pergunta é: se a gente remover essa membrana e deixar os gases se misturarem, o sistema vai chegar a um equilíbrio termodinâmico? Vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente sobre equilíbrio e mistura de gases, para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é equilíbrio termodinâmico. Basicamente, um sistema está em equilíbrio termodinâmico quando não há mais mudanças espontâneas em suas propriedades, como temperatura, pressão e composição. Isso significa que tudo está estável e nada está “turbulento”.

Passo 3

Quando a membrana é removida, os dois gases que estavam separados começam a se mover e se misturar. Esse movimento é aleatório e vai continuar até que as partículas dos gases se distribuam de maneira uniforme em todo o espaço disponível.

Passo 4

Para verificar se isso leva ao equilíbrio, precisamos considerar a entropia. Entropia é uma medida da desordem do sistema. Quando os gases se misturam, a entropia aumenta porque há mais desordem na distribuição das partículas.

Passo 5

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, sistemas tendem a evoluir para um estado de maior entropia. Então, ao se misturarem e aumentar a entropia, os gases estão progredindo para um estado de equilíbrio termodinâmico.

Passo 6

Além disso, no estado de equilíbrio, não há fluxo líquido de partículas, energia ou momentum. Tudo está balanceado, o que confirma que o sistema atingiu o equilíbrio termodinâmico após a mistura dos gases.

Resposta

Sim, ao remover a membrana e permitir que os gases se misturem, o sistema atinge um equilíbrio termodinâmico porque a mistura aumenta a entropia e estabiliza as propriedades do sistema.

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