Por que a temperatura de alguns sistemas tende a estabilizar sem intervenção contínua? Em um experimento…

Questão

Por que a temperatura de alguns sistemas tende a estabilizar sem intervenção contínua? Em um experimento doméstico, observou-se cinco situações: 1) um copo de café quente esquenta o ar do ambiente até estabilizar à temperatura externa; 2) um aquário de peixes tropicais usa um termostato que dispara o aquecedor sempre que a água cai abaixo de 25°C; 3) uma geladeira mantém o compartimento interno em torno de 4°C por meio de compressor; 4) uma incubadora neonatal fornece calor constante para manter 37°C; 5) o sistema de arrefecimento de um motor automotivo regula o radiador em cerca de 90°C por meio de bomba e termostato. Analise as situações descritas no texto-base e identifique qual delas atinge seu equilíbrio termodinâmico sem necessidade de aporte contínuo de energia após o início do processo.

1. A) O sistema de arrefecimento do motor regulado por bomba.
2. B) O copo de café quente que se ajusta à temperatura ambiente.
3. C) A incubadora neonatal que mantém 37°C.
4. D) O aquário com termostato que ativa o aquecedor.
5. E) A geladeira que mantém o interior em 4°C.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. O equilíbrio termodinâmico, no sentido pedido pela questão, ocorre quando não há diferença de temperatura entre o sistema e a vizinhança, de modo que não há troca líquida de calor. Um sistema que só permanece em certa temperatura diferente da ambiente porque recebe ou retira energia continuamente não atinge esse estado sozinho. Passo 2: Na situação 1, o café quente cede calor ao ar até que as temperaturas se igualem. Depois disso não há mais fluxo de calor e nenhuma fonte externa é necessária, portanto é o caso que atinge o equilíbrio sem aporte contínuo de energia. Passo 3: Nas situações 2, 3, 4 e 5, a temperatura é mantida fora do equilíbrio com o ambiente por um agente que fornece ou retira energia continuamente: aquecedor acionado por termostato, compressor, fonte de calor constante, ou bomba e termostato no radiador. Passo 4: A alternativa A está errada porque o motor depende de bomba e termostato em funcionamento. A alternativa C está errada porque a incubadora depende de fornecimento constante de calor. A alternativa D está errada porque o aquário depende do aquecedor sendo acionado continuamente. A alternativa E está errada porque a geladeira depende do compressor operando. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é a B, que coincide com o gabarito oficial. Observação: as situações 2 a 5 são estados estacionários mantidos por controle e fluxo de energia, e não equilíbrio termodinâmico pleno, enquanto o café no ar representa o caso típico de equilíbrio espontâneo.

💡 Dica: Analise cada situação e identifique qual sistema não precisa de energia contínua para estabilizar a temperatura.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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