Um termoscópio de água-em-vidro deve ser usado para determinar se dois sistemas separados estão em equilíbrio térmico. A densidade da água, mostrada na Fig. 1.7, é o parâmetro termométrico. Suponha que, quando o termoscópio é inserido em cada um dos sistemas, a água suba à mesma altura, correspondente a uma densidade de .

a) Os sistemas estão necessariamente em equilíbrio?

b) A altura da água no termoscópio poderia mudar se os sistemas fossem postos em equilíbrio térmico?

c) Se houver mudança em (b), a altura aumentará ou diminuirá?

Agora vamos ao item (b).

Supondo que a situação corresponda ao caso (iii) apresentado no passo 1, os dois sistemas que inicialmente estavam à temperaturas diferentes iriam trocar calor até que atingissem o equilíbrio térmica à uma temperatura intermediária entre e . Isso faria com que a densidade mudasse, de modo que a altura também mudasse!

Portanto, a resposta para o item (b) é sim!

Por fim, vamos ao item (c).

A temperatura final do sistema em equilíbrio seria algo em torno de . Olhando no gráfico, isso corresponde a uma densidade maior que a original. Esse aumento da densidade vai acarretar numa diminuição da altura da coluna de líquido.

Lembre-se que a pressão da coluna de líquido é

Nesse caso, e são constantes, de modo que a densidade e a altura são inversamente proporcionais. Se uma aumenta, a outra diminui.

Portanto, a resposta para o item (c) é diminui.