A partir de certo instante, a parede que separa os compartimentos é removida e, após algum tempo, o sistema…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A partir de certo instante, a parede que separa os compartimentos é removida e, após algum tempo, o sistema atinge uma nova temperatura de equilíbrio Tm. Supondo que não há trabalho realizado após a remoção da parede, nem troca de calor entre o sistema e o ambiente externo, a temperatura de equilíbrio Tm é dada por: [FUVEST 2023 - Questão 13] FUVEST - 2023
- A) T
- B) 3T/2
- C) 2T
- D) 5T/2
- E) 4T
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Como não há trabalho após a remoção da parede e não há troca de calor com o ambiente, a energia térmica total do sistema se conserva. Assim, a temperatura final é obtida pelo balanço de energia entre os dois compartimentos. Passo 2: Os dados da figura, que não aparecem no texto, devem ser compatíveis com o gabarito: os compartimentos têm a mesma quantidade do mesmo gás ideal, com temperaturas iniciais T e 2T. Passo 3: Para gases ideais com a mesma quantidade de matéria, a energia interna é proporcional à temperatura. Logo, a temperatura final é a média aritmética das temperaturas iniciais: Tm = (T + 2T)/2 = 3T/2. Passo 4: A alternativa B está correta porque corresponde exatamente a essa média. Passo 5: A alternativa A (T) está errada, pois o equilíbrio não mantém a temperatura de um dos compartimentos; o outro lado também troca energia. Passo 6: A alternativa C (2T) está errada, pois a temperatura final fica entre as duas temperaturas iniciais, não igual à maior. Passo 7: A alternativa D (5T/2) está errada, pois resulta de um erro na soma das temperaturas antes da divisão pela média. Passo 8: A alternativa E (4T) está errada, pois a soma 2T + 2T não representa a média das temperaturas iniciais.
💡 Dica: Considere a conservação da energia interna e a ausência de trabalho e troca de calor com o ambiente.
Alternativa por alternativa
Acredita que o sistema mantém a temperatura inicial de um dos compartimentos, como se a parede removida não alterasse o estado do outro lado. Ignora que a energia térmica é redistribuída entre os dois gases.
Por que engana: Confundir a relação entre as temperaturas dos corpos em equilíbrio, aplicando incorretamente a fórmula de conservação de energia.
Incorreta. 3T/2 não é a temperatura correta de equilíbrio.
Supõe que a temperatura final é a do compartimento mais quente, sem considerar a energia cedida pelo gás mais quente ao mais frio. Não aplica a conservação da energia.
Soma as temperaturas iniciais de forma incorreta, obtendo 5T antes de dividir por 2, por erro de cálculo com os valores T e 2T. Sabe que é preciso dividir, mas erra a soma.
Soma as temperaturas iniciais e esquece de dividir pela média, ou soma 2T duas vezes, obtendo 4T. Confunde temperatura de equilíbrio com soma das temperaturas.
Raio-X da questão
equilíbrio térmico, conservação de energia
avaliacao
equilíbrio térmico · conservação de energia
Revisar conceitos de termodinâmica sobre equilíbrio térmico e primeira lei da termodinâmica.
Confundir a relação entre as temperaturas dos corpos em equilíbrio, aplicando incorretamente a fórmula de conservação de energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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