Questão 01
Julgue as afirmações abaixo como verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifique as afirmativas falsas (ou seja, caso chegue à conclusão de que uma determinada alternativa é falsa, assinale com um (F) e corrija a afirmação e/ou explique o erro).
a. ( ) Em um sistema temos duas (2) regiões importantes, fronteira e vizinhança. A fronteira é a região/área na qual o sistema está limitado, enquanto a vizinhança pode ser definida como a região que está além da fronteira.
b. ( ) Todas as partículas que compõem um gás ideal (também chamado gás perfeito) são adimensionais, isto é, apresentam um volume e massa desprezíveis. Além disso, tais partículas não estabelecem nenhum tipo de força atrativa ou repulsiva entre si, pois a única interação entre elas são choques perfeitamente elásticos (colisões em que não há perdas de energia cinética).
c. ( ) A Lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio mecânico. Diante dessa explicação, se o corpo A estiver em equilíbrio mecânico com o corpo B, o corpo C estará em equilíbrio mecânico com os corpos A e B , nesse caso, as temperaturas de A , B e C serão iguais e cessão as trocas de calor entre os corpos.
d. ( ) O modelo do gás ideal tende a falhar em condições de altas temperaturas e baixas pressões, uma vez que irá ocasionar uma diminuição da energia cinética das moléculas e um aumento das interações intermoleculares.
e. ( ) O fator de compressibilidade ( Z ) mede o grau de não idealidade dos gases reais. Logo, para um gás real o desvio de Z em relação a 1 pode ser interpretado como uma medida do quanto as propriedades desse gás estão afastadas em relação ao gás ideal.
a. ( ) Em um sistema temos duas (2) regiões importantes, fronteira e vizinhança. A fronteira é a região/área na qual o sistema está limitado, enquanto a vizinhança pode ser definida como a região que está além da fronteira.
b. ( ) Todas as partículas que compõem um gás ideal (também chamado gás perfeito) são adimensionais, isto é, apresentam um volume e massa desprezíveis. Além disso, tais partículas não estabelecem nenhum tipo de força atrativa ou repulsiva entre si, pois a única interação entre elas são choques perfeitamente elásticos (colisões em que não há perdas de energia cinética).
c. ( ) A Lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio mecânico. Diante dessa explicação, se o corpo A estiver em equilíbrio mecânico com o corpo B, o corpo C estará em equilíbrio mecânico com os corpos A e B , nesse caso, as temperaturas de A , B e C serão iguais e cessão as trocas de calor entre os corpos.
d. ( ) O modelo do gás ideal tende a falhar em condições de altas temperaturas e baixas pressões, uma vez que irá ocasionar uma diminuição da energia cinética das moléculas e um aumento das interações intermoleculares.
e. ( ) O fator de compressibilidade ( Z ) mede o grau de não idealidade dos gases reais. Logo, para um gás real o desvio de Z em relação a 1 pode ser interpretado como uma medida do quanto as propriedades desse gás estão afastadas em relação ao gás ideal.
Passo 1
O enunciado apresenta cinco afirmações sobre sistemas termodinâmicos, modelo de gás ideal, lei zero da Termodinâmica, limites de validade do gás ideal e fator de compressibilidade. Nosso objetivo é julgar cada afirmação como verdadeira ou falsa e, em caso de falsidade, explicitar o erro e corrigir a afirmativa.
Passo 2
Analisando a afirmação (a): “Em um sistema temos duas regiões importantes, fronteira e vizinhança. A fronteira é a região/área na qual o sistema está limitado, enquanto a vizinhança pode ser definida como a região que está além da fronteira.”
De fato, em Termodinâmica a fronteira (ou superfície de controle) é o limite que separa o sistema de sua vizinhança, e a vizinhança é a porção do meio externo imediatamente adjacente à fronteira. Logo, a definição está correta. Portanto, (a) é verdadeira.
De fato, em Termodinâmica a fronteira (ou superfície de controle) é o limite que separa o sistema de sua vizinhança, e a vizinhança é a porção do meio externo imediatamente adjacente à fronteira. Logo, a definição está correta. Portanto, (a) é verdadeira.
Passo 3
Analisando a afirmação (b): “Todas as partículas que compõem um gás ideal … são adimensionais, isto é, apresentam um volume e massa desprezíveis. Além disso, tais partículas não estabelecem nenhum tipo de força atrativa ou repulsiva entre si, pois a única interação entre elas são choques perfeitamente elásticos.”
O modelo de gás ideal realmente supõe volume desprezível e ausência de forças intermoleculares, com colisões perfeitamente elásticas. Porém, as partículas têm massa finita (senão não haveria pressão). A massa não é desprezível.
Correção: as moléculas de um gás ideal têm volume desprezível, mas possuem massa finita; não há forças intermoleculares e as colisões são elásticas.
Portanto, (b) é falsa.
O modelo de gás ideal realmente supõe volume desprezível e ausência de forças intermoleculares, com colisões perfeitamente elásticas. Porém, as partículas têm massa finita (senão não haveria pressão). A massa não é desprezível.
Correção: as moléculas de um gás ideal têm volume desprezível, mas possuem massa finita; não há forças intermoleculares e as colisões são elásticas.
Portanto, (b) é falsa.
Passo 4
Analisando a afirmação (c): “A Lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio mecânico. Diante dessa explicação, se o corpo A estiver em equilíbrio mecânico com o corpo B, o corpo C estará em equilíbrio mecânico com os corpos A e B … as temperaturas de A, B e C serão iguais e cessam as trocas de calor.”
Na verdade, a lei zero trata de equilíbrio térmico, não mecânico: se A está em equilíbrio térmico com B e B com C, então A e C estão em equilíbrio térmico, o que implica igualdade de temperatura e cessação de trocas de calor. Logo a afirmação confunde “equilíbrio mecânico” com “equilíbrio térmico”.
Correção: trata-se de equilíbrio térmico, e não mecânico.
Portanto, (c) é falsa.
Na verdade, a lei zero trata de equilíbrio térmico, não mecânico: se A está em equilíbrio térmico com B e B com C, então A e C estão em equilíbrio térmico, o que implica igualdade de temperatura e cessação de trocas de calor. Logo a afirmação confunde “equilíbrio mecânico” com “equilíbrio térmico”.
Correção: trata-se de equilíbrio térmico, e não mecânico.
Portanto, (c) é falsa.
Passo 5
Analisando a afirmação (d): “O modelo do gás ideal tende a falhar em condições de altas temperaturas e baixas pressões, uma vez que irá ocasionar uma diminuição da energia cinética das moléculas e um aumento das interações intermoleculares.”
Na realidade, o gás ideal descreve bem o comportamento em baixas pressões e altas temperaturas (onde atracções são pequenas e volume molecular é desprezível). Ele falha em altas pressões e baixas temperaturas, quando o volume das moléculas e as forças de atração se tornam relevantes.
Correção: o modelo falha para altas pressões e baixas temperaturas, não o inverso.
Portanto, (d) é falsa.
Na realidade, o gás ideal descreve bem o comportamento em baixas pressões e altas temperaturas (onde atracções são pequenas e volume molecular é desprezível). Ele falha em altas pressões e baixas temperaturas, quando o volume das moléculas e as forças de atração se tornam relevantes.
Correção: o modelo falha para altas pressões e baixas temperaturas, não o inverso.
Portanto, (d) é falsa.
Passo 6
Analisando a afirmação (e): “O fator de compressibilidade
mede o grau de não idealidade dos gases reais. Logo, para um gás real o desvio de
em relação a 1 pode ser interpretado como uma medida do quanto as propriedades desse gás estão afastadas em relação ao gás ideal.”
De fato, define-se
De fato, define-se
e
para gás ideal; desvios de
em relação a 1 quantificam a não idealidade.
Portanto, (e) é verdadeira.
Portanto, (e) é verdadeira.
Resposta
(a) V
(b) F. Correção: as partículas têm volume desprezível, mas massa finita.
(c) F. Correção: lei zero trata de equilíbrio térmico, não mecânico.
(d) F. Correção: modelo falha em altas pressões e baixas temperaturas.
(e) V
(b) F. Correção: as partículas têm volume desprezível, mas massa finita.
(c) F. Correção: lei zero trata de equilíbrio térmico, não mecânico.
(d) F. Correção: modelo falha em altas pressões e baixas temperaturas.
(e) V