Uma pessoa observou que as suas bolinhas A e C estão em equilíbrio térmico, as bolinhas B e D também estão em equilíbrio térmico, mas as bolinhas A e B não estão em equilíbrio térmico. Então, como estão as bolinhas C e D?
a) Estão em equilíbrio térmico.
b) Não estão em equilíbrio térmico.
c) Todas as bolinhas estão em equilíbrio térmico.
d) Estão e não estão em equilíbrio térmico.
e) A lei zero da termodinâmica não se aplica nesse caso

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado tá falando e o que a gente vai usar aqui.
Temos quatro bolinhas: A, B, C e D.
  • A está em equilíbrio térmico com C.
  • B está em equilíbrio térmico com D.
  • Mas A e B não estão em equilíbrio térmico.
O conteúdo da matéria é a Lei Zero da Termodinâmica, que diz basicamente: “se dois corpos estão cada um em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si”. Pra resolver, a gente precisa entender que “equilíbrio térmico” significa “mesma temperatura” e que essa relação de igualdade de temperatura é, por assim dizer, “transitiva”.

Passo 2

Primeiro, vamos traduzir equilíbrio térmico em matemática de forma simples. Se A e C estão em equilíbrio térmico, isso quer dizer:
TA = TC
Ou seja, a temperatura de A ( ) é igual à temperatura de C ( ).

Passo 3

Do mesmo jeitinho, B e D em equilíbrio térmico significa:
TB = TD

Passo 4

Mas o enunciado já deixou claro que A e B não estão em equilíbrio térmico, ou seja:
TA neq TB

Passo 5

Agora junta tudo:
  • Como TC = TA neq TB = TD, , então a temperatura de C é a mesma de A.
  • Como , então a temperatura de D é a mesma de B.
  • E já sabemos que .
Logo:
ou seja, . Isso significa que C e D não estão em equilíbrio térmico.

Resposta

b) Não estão em equilíbrio térmico.

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