A experiência da garrafa com água, colocada em um congelador e depois fortemente perturbada até que toda a água da garrafa congele, é um ótimo exemplo para estudar a atuaçảo das Lels da Termodinâmica. Enuncie as três Leis estudadas e indique em quais momentos do experimento elas sảo fortemente identificadas.

Passo 1

Vamos analisar o enunciado: temos uma garrafa com água que é colocada no congelador e depois fortemente perturbada até que toda a água congele. O conteúdo da matéria aqui é as Leis da Termodinâmica, que são fundamentais para entender como a energia e o calor se comportam durante processos físicos. Para resolver esse exercício, vamos precisar enunciar as três leis da termodinâmica e identificar em quais partes do experimento cada uma delas é observada.

Passo 2

Primeira Lei da Termodinâmica: Também conhecida como a Lei da Conservação da Energia, ela afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra. No contexto do experimento, quando a água começa a congelar, o calor da água é retirado para o ambiente (o congelador). Aqui, a energia térmica está sendo transferida, mas a quantidade total de energia permanece constante.

Passo 3

Segunda Lei da Termodinâmica: Esta lei trata da entropia, que pode ser entendida como a medida da desordem de um sistema. A segunda lei afirma que a entropia de um sistema isolado nunca diminui; ela tende a aumentar até atingir um equilíbrio. No experimento, conforme a água se congela, as moléculas de água organizam-se de maneira mais ordenada no estado sólido, o que aparentemente diminuiria a entropia da água. No entanto, a transferência de calor para o congelador aumenta a entropia do ambiente mais do que a diminuição da entropia da água, respeitando a segunda lei.

Passo 4

Terceira Lei da Termodinâmica: Esta lei afirma que, à medida que a temperatura de um sistema se aproxima do zero absoluto, a entropia do sistema tende a um mínimo constante. No experimento, ao congelar a água, nos aproximamos de uma temperatura muito baixa. Embora não cheguemos ao zero absoluto, a tendência da entropia da água se aproximar de um mínimo é observada conforme ela solidifica.

Resposta

As três Leis da Termodinâmica aplicadas ao experimento são:
  1. Primeira Lei: Observada na transferência de energia térmica da água para o ambiente durante o congelamento.
  2. Segunda Lei: Evidenciada pelo aumento da entropia do ambiente mesmo com a organização das moléculas de água ao congelar.
  3. Terceira Lei: Relacionada à tendência da entropia da água se aproximar de um mínimo à medida que a temperatura diminui durante o congelamento.

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