Em termos de grandezas físicas, qual a condição necessária e suficiente para que dois corpos em contato…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em termos de grandezas físicas, qual a condição necessária e suficiente para que dois corpos em contato térmico atinjam equilíbrio termodinâmico?
- A) Dois corpos atingem equilíbrio termodinâmico somente se tiverem massas iguais.
- B) Duas substâncias precisam ter capacidades térmicas iguais para alcançar equilíbrio.
- C) Suas temperaturas são iguais (T1 = T2), medidas em kelvin (K).
- D) A pressão de ambos os corpos deve ser igual para que haja equilíbrio.
- E) Corpos em equilíbrio termodinâmico têm que estar em locais diferentes no espaço.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Dois corpos em contato térmico trocam energia na forma de calor enquanto suas temperaturas forem diferentes. O fluxo de calor cessa quando as temperaturas se igualam, e aí o sistema atinge equilíbrio térmico. Pela lei zero da termodinâmica, a igualdade de temperaturas é a condição necessária e suficiente para o equilíbrio térmico entre os corpos. Passo 2: Verifique a alternativa C: T1 = T2 significa exatamente essa igualdade. Se as temperaturas são iguais, não há fluxo líquido de calor; se não há fluxo líquido, as temperaturas já estão iguais. Medir em kelvin não altera a conclusão, pois a igualdade vale em qualquer escala termométrica, e o kelvin é a escala padrão do SI. Passo 3: Por que as outras estão erradas. A: massas iguais não são necessárias, pois corpos de massas diferentes podem estar em equilíbrio térmico desde que tenham a mesma temperatura. B: capacidades térmicas iguais não são exigidas, já que o que determina o equilíbrio é a temperatura, não a capacidade de armazenar calor. D: pressões iguais não são a condição para o equilíbrio térmico; sólidos e gases em contato térmico podem ter pressões diferentes e ainda assim estar em equilíbrio térmico. E: a posição no espaço não tem relação com o equilíbrio térmico, que depende apenas do estado térmico dos corpos. Passo 4: Conclusão: a alternativa correta é a C, de acordo com o gabarito oficial. Observação: o enunciado fala em equilíbrio termodinâmico, mas a condição descrita para contato térmico é o equilíbrio térmico, que é o aspecto térmico do equilíbrio termodinâmico, e a resposta C atende a esse ponto.
💡 Dica: Considere as definições de temperatura e equilíbrio térmico.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que a massa dos corpos determina o equilíbrio, talvez confundindo a inércia térmica com a condição de equilíbrio. Ele não percebe que a temperatura é a grandeza que se iguala.
O aluno confunde a capacidade térmica, que indica quanto calor um corpo precisa para variar a temperatura, com a condição para o equilíbrio. Capacidade térmica influencia a velocidade com que o equilíbrio é atingido, não o estado final.
Por que engana: Confundir a condição de equilíbrio térmico com a igualdade de massas ou capacidades térmicas, que não são necessárias para o equilíbrio.
Equilíbrio térmico implica ausência de fluxo de calor líquido entre os corpos; igualdades de temperatura (T em K) garantem fluxo nulo segundo a definição termodinâmica.
O aluno transfere para o equilíbrio térmico a ideia de equilíbrio mecânico, em que pressões se igualam. Ele não percebe que o equilíbrio térmico depende apenas da temperatura.
O aluno interpreta equilíbrio como algo que exige corpos separados ou isolados espacialmente, possivelmente por intuição de que objetos em contato não se equilibram. Ele não percebe que o contato térmico é justamente o que permite a troca de calor até o equilíbrio.
Raio-X da questão
equilíbrio termodinâmico
avaliacao
temperatura e calor · equilíbrio térmico
Revisar as condições para o equilíbrio térmico entre corpos.
Confundir a condição de equilíbrio térmico com a igualdade de massas ou capacidades térmicas, que não são necessárias para o equilíbrio.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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