Questão 1
Ainda não respondida Vale 1,0 ponto(s).
Dois sistemas distintos que estejam em equilíbrio termodinâmico com um terceiro sistema estarão também em equilíbrio termodinâmico um com o outro.
Escolha uma opção:
Verdadeiro ◯
Falso ◯
Limpar minha escolha
Passo 1
O enunciado afirma: “Dois sistemas distintos que estejam em equilíbrio termodinâmico com um terceiro sistema estarão também em equilíbrio termodinâmico um com o outro.”
O que é pedido: decidir se essa afirmação é verdadeira ou falsa.
Informações dadas: dois sistemas (chamar de e
) estão cada um em equilíbrio termodinâmico com um terceiro sistema (chamar de
). Não há outras informações numéricas; só essa relação de equilíbrio.
O que é pedido: decidir se essa afirmação é verdadeira ou falsa.
Informações dadas: dois sistemas (chamar de
Passo 2
O que significa “equilíbrio termodinâmico” aqui? Vou explicar devagar e com calma. Quando dizemos que dois sistemas estão em equilíbrio termodinâmico entre si, queremos dizer que, ao colocá-los em contato térmico (permitindo troca de calor), não ocorre fluxo líquido de calor entre eles — eles não trocam energia térmica porque já têm a mesma “condição térmica”. Uma forma simples de rotular essa condição é dizer que os dois sistemas têm a mesma temperatura. Para usar notação:
Aqui
e
representam as temperaturas do sistema
e do sistema
, respectivamente.
Intuição prática com um “termômetro mental”: pense em
como um termômetro. Se
e
ficam em equilíbrio térmico, o termômetro
marca uma temperatura
que coincide com
. Se também
e
ficam em equilíbrio térmico, o mesmo termômetro marca
. A ideia é justamente usar esse terceiro sistema para “comparar” as temperaturas de
e
.
Passo 3
Agora a argumentação lógica: partindo do que foi dado,
e
Pela transitividade da igualdade de números reais, se
e
então
Se
, então
e
não trocam calor quando postos em contato térmico, ou seja, estão em equilíbrio termodinâmico entre si:
Essa propriedade — que a relação “está em equilíbrio térmico com” é transitiva — é exatamente o conteúdo da afirmação do enunciado.
Comentário conceitual útil (para fixar a ideia): essa afirmação é justamente a chamada “lei zero da termodinâmica”. Uma maneira poderosa de enxergar isso é notar que a relação
(estar em equilíbrio térmico) tem as propriedades de uma relação de equivalência: é reflexiva (
), simétrica (se
então
) e transitiva (se
e
então
). Por isso podemos classificar sistemas por uma propriedade comum — a temperatura — e usar um termômetro para comparar sistemas. Isso é o fundamento do conceito de temperatura na termodinâmica.
Passo 4
Possíveis confusões e limites práticos (rapidinho): a lei vale para equilíbrio térmico — isto é, quando estamos falando de troca de calor e temperatura. Se sistemas trocam massa, partículas ou têm outras interações (por exemplo, reações químicas, troca de matéria), o cenário precisa ser analisado com mais cuidado e outras condições de equilíbrio entram em jogo. Mas para o enunciado, que refere explicitamente “equilíbrio termodinâmico” no sentido térmico, a conclusão transnacional é válida.
Resposta
Verdadeiro