Reescreva os 4 postulados da termodinâmica do equilíbrio e explique o significado do
postulado.
Passo 1
O enunciado pede para reescrever os quatro postulados da termodinâmica do equilíbrio e explicar em especial o significado do
postulado. Vamos revisar cada postulado e depois detalhar o quarto, que costuma gerar mais dúvidas.
Passo 2
O Postulado Zero estabelece a noção de temperatura como propriedade de equilíbrio. Ele diz que se dois sistemas
e
estão em equilíbrio térmico entre si, e
está em equilíbrio térmico com um terceiro sistema
, então
e
também estão em equilíbrio térmico. É a base para definirmos uma escala termométrica.
Passo 3
O Primeiro Postulado é a conservação da energia para um sistema termodinâmico fechado. Ele afirma que a variação de energia interna
de um sistema é igual ao calor
trocado com o ambiente menos o trabalho
realizado pelo sistema:
Passo 4
O Segundo Postulado introduz a entropia
e o conceito de irreversibilidade. Uma formulação clássica diz que é impossível construir uma máquina que opere em ciclo e produza trabalho extraindo calor de uma única fonte térmica sem gerar outras alterações no entorno. Em termos de entropia, para qualquer processo real fechado:
sendo a igualdade válida apenas para processos reversíveis.
Passo 5
O Terceiro Postulado (ou princípio de Nernst) fixa a entropia no zero absoluto. Ele diz que, à medida que a temperatura se aproxima de zero absoluto (
), a entropia de qualquer cristal puro e perfeitamente ordenado tende a um valor constante que podemos escolher como zero:
Passo 6
O Quarto Postulado (menos usual nas apresentações clássicas) é uma forma de garantir a consistência matemática da termodinâmica de equilíbrio. Ele afirma que a energia interna
de um sistema é uma função homogênea de primeira ordem das variáveis extensivas (entropia
, volume
e demais quantidades de matéria
). Em outras palavras, se duplicarmos todas as quantidades extensivas, a energia interna também duplica:
Esse postulado garante a existência das funções termodinâmicas intensivas (temperatura, pressão, potenciais químicos) como derivadas parciais bem definidas de
e assegura que não haja “termos extras” de superfície ou escala ao redimensionar o sistema.
Resposta
Postulamos para um sistema termodinâmico em equilíbrio:
-
Postulado Zero
Sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro estão em equilíbrio entre si (definição de temperatura). -
Primeiro Postulado
Conservação da energia: -
Segundo Postulado
A entropia de um sistema isolado nunca diminui: -
Terceiro Postulado
Entropia tende a zero no zero absoluto: -
Quarto Postulado
A energia interna é função homogênea de primeira ordem das variáveis extensivas:Significado: garante que, ao dobrar todas as quantidades extensivas, a energia interna também dobre, permitindo definir de forma consistente temperaturas, pressões e potenciais químicos como derivadas de.