Qual dos seguintes sistemas NÃO está em equilíbrio termodinâmico?

(A) - 
 Uma xícara de café quente em repouso sobre uma mesa.
(B) - 
 Uma panela de água fervente.
(C) - 
 Uma geladeira funcionando.
(D) - 
 Uma pessoa em repouso em um ambiente com temperatura constante.
(E) - 
 Um gás dentro de um recipiente fechado a temperatura constante.

Dica

  • Procure exemplos de sistemas em equilíbrio termodinâmico e sistemas que não estão em equilíbrio termodinâmico em seu dia a dia.
  • Faça experimentos simples para ilustrar os conceitos de equilíbrio termodinâmico, como misturar água quente e água fria para observar como as temperaturas se igualam.
  • Leia livros e artigos sobre termodinâmica para aprender mais sobre esse assunto fascinante.

Explicação

Um sistema em equilíbrio termodinâmico é aquele que não sofre alterações em suas propriedades físicas e químicas ao longo do tempo. Isso significa que a temperatura, a pressão, o volume e outras propriedades permanecem constantes.

Uma geladeira, no entanto, é um sistema em desequilíbrio termodinâmico. Seu objetivo é justamente retirar calor do interior do refrigerador e transferi-lo para o ambiente externo. Esse processo de transferência de calor cria uma diferença de temperatura entre o interior e o exterior da geladeira, o que mantém os alimentos frescos.

Análise das alternativas

As demais alternativas apresentam sistemas em equilíbrio termodinâmico:

  • (A): Uma xícara de café quente em repouso sobre uma mesa: eventualmente, a xícara de café esfriará até atingir a temperatura ambiente, atingindo o equilíbrio térmico.
  • (B): Uma panela de água fervente: a água fervente está em equilíbrio térmico, pois sua temperatura permanece constante em 100°C.
  • (D): Uma pessoa em repouso em um ambiente com temperatura constante: a pessoa está em equilíbrio térmico com o ambiente, pois sua temperatura corporal permanece constante.
  • (E): Um gás dentro de um recipiente fechado a temperatura constante: o gás está em equilíbrio térmico, pois sua temperatura permanece constante.

Conclusão

O equilíbrio termodinâmico é um conceito fundamental na física e na química. Ele é essencial para entender como os sistemas naturais e tecnológicos funcionam.