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.