Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou 50 cm^3. Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
d) A barra poderia ser utilizada para construir um termômetro? Explique e diga em que lei da termodinâmica você se baseou para dar sua resposta. Enuncie esta lei.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma barra de ferro dentro de um contêiner sob pressão constante, onde o volume da barra aumentou. A gente vai analisar se essa barra pode ser usada para fazer um termômetro. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especialmente como a temperatura influencia na expansão dos materiais.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que muitos materiais, como o ferro, expandem quando aquecidos. Isso significa que, à medida que a temperatura aumenta, o material ocupa mais espaço. Essa propriedade é chamada de expansão térmica. Então, se a barra de ferro está aumentando de volume, isso pode estar relacionado a uma variação de temperatura.

Passo 3

Agora, para usar essa expansão como uma forma de medir a temperatura, precisamos de uma relação conhecida entre o aumento de volume e a variação de temperatura. Essa relação é baseada na Lei da Dilatação Térmica, que nos diz que o aumento no comprimento, área ou volume de um material é proporcional à variação de temperatura, desde que a pressão seja constante.

Passo 4

A lei que fundamenta essa ideia está relacionada à Zeroth Law of Thermodynamics (Terceira Lei da Termodinâmica, no contexto brasileiro), que estabelece que se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles estão em equilíbrio térmico entre si. Isso significa que podemos medir a temperatura de um sistema (nossa barra de ferro) comparando-a com a temperatura de um outro sistema de referência.

Resposta

Sim, a barra de ferro poderia ser utilizada para construir um termômetro. Essa conclusão se baseia na Zeroth Law da Termodinâmica, que estabelece que a temperatura pode ser medida comparando a expansão térmica da barra com um sistema de referência em equilíbrio térmico.

Exercícios relacionados

Enuncie a primeira lei da Termodinâmica e dê um exemplo de um processo no qual essa lei poderia ser observada.
Considere que um mol de gás ideal ( barCV=3 R / 2 ), inicialmente a 75^circ C e 100 kPa , é adiabaticamente comprimido até que sua temperatura atinja 375^circ C :
a) Calcule q, w e De para esse processo.
Um mol de um gás ideal monoatômico ( barCV=3 R / 2 ) é mantido à pressão constante de 3,0 atm e então é resfriado reversivelmente de 100^circ C a 25^circ C. Responda:
© Se o processo de resfriamento do gás no mesmo intervalo de temperatura fosse realizado à volume constante, a quantidade de energia na forma de calor envolvida no processo seria maior ou menor? Justifique apresentando o novo valor de q e diga qual a razão termodinâmica desse resultado.
Um sistema fechado formado por 4,00 mol de um gás ideal é submetido a um processo isotérmico reversível a 500 K , no qual a pressão final é a metade do seu valor inicial. Para esse processo:
a) A quantidade de energia trocada na forma de calor durante o processo é nula, é liberada pelo sistema ou é absorvida pelo sistema? Caso haja energia envolvida, determine seu valor durante o referido processo.