Durante a calibração de sensores térmicos em um sistema de climatização industrial, um engenheiro observa que três corpos metálicos, inicialmente em temperaturas diferentes, são colocados em contato por meio de superfícies condutoras. Após certo tempo, todos os corpos atingem a mesma temperatura. Esse comportamento é explicado pela Lei Zero da Termodinâmica, que estabelece o conceito de equilíbrio térmico. A temperatura, por sua vez, é uma propriedade intensiva que representa o estado térmico de um sistema e sua capacidade de transferir calor. A análise correta dessas variáveis é essencial para o funcionamento de sistemas de controle térmico, como termostatos, válvulas de expansão e sensores de temperatura em processos industriais. A compreensão da relação entre temperatura e equilíbrio térmico permite ao engenheiro prever o comportamento de sistemas em regime estacionário e garantir a eficiência energética.
Com base na Lei Zero da Termodinâmica e no conceito de temperatura como propriedade intensiva, qual das alternativas apresenta corretamente a implicação técnica do equilíbrio térmico entre sistemas?
A) Sistemas em equilíbrio térmico possuem a mesma quantidade de calor armazenado.
B) Sistemas em equilíbrio térmico apresentam a mesma temperatura, independentemente da massa ou composição.
C) Sistemas em equilíbrio térmico possuem a mesma energia interna total.
D) Sistemas em equilíbrio térmico apresentam a mesma capacidade térmica específica.
Ed
há 3 meses
Vamos analisar as alternativas com base na Lei Zero da Termodinâmica e no conceito de equilíbrio térmico. A Lei Zero da Termodinâmica afirma que, se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, então eles estão em equilíbrio térmico entre si. Isso implica que todos os sistemas em equilíbrio térmico têm a mesma temperatura. Agora, vamos analisar cada alternativa: A) Sistemas em equilíbrio térmico possuem a mesma quantidade de calor armazenado. - Incorreto. A quantidade de calor pode variar dependendo da massa e da capacidade térmica dos sistemas. B) Sistemas em equilíbrio térmico apresentam a mesma temperatura, independentemente da massa ou composição. - Correto. Esta é a definição de equilíbrio térmico segundo a Lei Zero da Termodinâmica. C) Sistemas em equilíbrio térmico possuem a mesma energia interna total. - Incorreto. A energia interna total pode ser diferente, pois depende da massa e da composição dos sistemas. D) Sistemas em equilíbrio térmico apresentam a mesma capacidade térmica específica. - Incorreto. A capacidade térmica específica pode variar entre os materiais, mesmo que estejam na mesma temperatura. Portanto, a alternativa correta é: B) Sistemas em equilíbrio térmico apresentam a mesma temperatura, independentemente da massa ou composição.