Sejam dois sistemas isolados A e B conectados por uma parede adiabática. Agora considere que se trocou a parede adiabática por uma parede diatérmica. Suponha agora que A e B estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema C, mas separados por uma parede adiabática. O que ocorre se trocamos a parede adiabática por uma parede diatérmica no contato entre A, B e C ? Enuncie a lei da termodinâmica utilizada para justificar sua resposta.

Passo 1

O enunciado trata de três sistemas termodinâmicos A, B e C. Primeiro temos A e B isolados por uma parede adiabática; ao trocar por uma parede diatérmica, eles podem trocar calor. Depois, supõe-se que A e B estão em equilíbrio térmico com C (pela mesma razão de estarem à mesma temperatura de C), mas ainda separados por paredes adiabáticas. Vamos ver o que acontece se essas paredes adiabáticas forem substituídas por paredes diatérmicas. O conteúdo usado é a definição de equilíbrio térmico e a lei zero da termodinâmica.

Passo 2

Quando trocamos a parede adiabática entre A e B por uma parede diatérmica, passa a haver fluxo de calor de<a Q até que as temperaturas se igualem. Ou seja, inicialmente talvez TA neq TB, mas após a troca de calor chega-se a
TA = TB,
que é o estado de equilíbrio térmico entre eles.

Passo 3

No segundo cenário, sabe-se que A está em equilíbrio térmico com C e B também está em equilíbrio térmico com C. Isso significa
TA = TC e TB = TC
Daí decorre imediatamente que
TA = TB
Portanto, se agora substituirmos as paredes adiabáticas por paredes diatérmicas, não haverá fluxo de calor entre A e B, pois já estão à mesma temperatura.

Passo 4

A lei da termodinâmica que justifica a transitividade do equilíbrio térmico é a lei zero da termodinâmica, cujo enunciado clássico é:
“Se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, então estão em equilíbrio térmico entre si.”

Resposta

Não ocorre fluxo de calor entre A e B ao trocar as paredes adiabáticas por diatérmicas, pois já têm a mesma temperatura. A justificativa é a lei zero da termodinâmica.

Exercícios relacionados