O sistema descrito se encontra em equilíbrio termodinâmico? Justifique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta é: “O sistema descrito se encontra em equilíbrio termodinâmico? Justifique.” A matéria aqui é Termodinâmica, mais especificamente sobre equilíbrio termodinâmico. Para resolver isso, a gente vai precisar entender o que caracteriza um sistema em equilíbrio termodinâmico e verificar se o sistema em questão atende a esses critérios.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é equilíbrio termodinâmico. Um sistema está em equilíbrio termodinâmico quando não há mudanças macroscópicas ocorrendo nele ao longo do tempo. Isso significa que três tipos de equilíbrios precisam estar presentes simultaneamente:
  1. Equilíbrio térmico: Não há transferência de calor entre diferentes partes do sistema ou entre o sistema e o ambiente. A temperatura é uniforme.
  2. Equilíbrio mecânico: Não há forças desequilibradas atuando dentro do sistema ou entre o sistema e o ambiente. As pressões são uniformes.
  3. Equilíbrio químico: Não há reações químicas ocorrendo dentro do sistema, ou, se ocorrerem, estão em uma taxa tal que a composição química permanece constante.

Passo 3

Vamos verificar cada um desses equilíbrios:
  • Equilíbrio térmico: Precisamos checar se a temperatura é a mesma em todas as partes do sistema e se está igual à temperatura do ambiente. Se não houver gradiente de temperatura, está tudo certo.
  • Equilíbrio mecânico: Vamos olhar para as pressões. Se todas as regiões do sistema tiverem a mesma pressão e não houver forças externas agindo de forma desigual, então está em equilíbrio mecânico.
  • Equilíbrio químico: Precisamos ver se as espécies químicas no sistema estão estáveis, ou seja, sem reações ocorrendo ou com reações balanceadas que mantêm a composição constante.

Passo 4

Então, para saber se o sistema está em equilíbrio termodinâmico, a gente avalia cada um desses equilíbrios:
  • Se todas as partes do sistema têm a mesma temperatura, pressão e composição química, então o sistema está em equilíbrio termodinâmico.
  • Se qualquer dessas condições não for atendida, o sistema não está em equilíbrio termodinâmico.

Resposta

Sim, o sistema está em equilíbrio termodinâmico porque todas as condições necessárias de equilíbrio térmico, mecânico e químico são satisfeitas, mantendo-se constantes sem ocorrerem mudanças macroscópicas no sistema.

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