Gabarito disponível
Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: Constante da gravitação universal G = 7 × 10⁻¹¹ m³/kg.s². Aceleração da gravidade g = 10 m/s². Velocidade do som no ar = 340 m/s. Raio da Terra R = 6 400 km. Constante dos gases R = 8,3 J/mol.K. Índice adiabático do ar γ = C_P/C_V = 1,4. Massa molecular do ar M_ar = 0,029 kg/mol. Permeabilidade magnética do vácuo μ₀ = 4π × 10⁻⁷ N/A². Pressão atmosférica 1,0 atm = 100 kPa. Massa específica da água = 1,0 g/cm³
No livro Teoria do Calor (1871), Maxwell, escreveu referindo-se a um recipiente cheio de ar:
“... iniciando com uma temperatura uniforme, vamos supor que um recipiente é dividido em duas partes por uma divisória na qual existe um pequeno orifício, e que um ser que pode ver as moléculas individualmente abre e fecha esse orifício de tal modo que permite somente a passagem de moléculas rápidas de A para B e somente as lentas de B para A. Assim, sem realização de trabalho, ele aumentará a temperatura de B e diminuirá a temperatura de A em contradição com ... ”.
Assinale a opção que melhor completa o texto de Maxwell.
Resolução comentada
O "demônio de Maxwell" contraria a segunda lei da termodinâmica.
O ser descrito separa moléculas rápidas e lentas, sem realizar trabalho. Com isso, passa calor de A (mais frio) para B (mais quente) espontaneamente. Isso contradiz a segunda lei, que proíbe a transferência espontânea de calor do corpo frio para o quente e a diminuição da entropia de um sistema isolado.
Análise das alternativas
A) Errada: a energia total se conserva, então a primeira lei não é violada. C) Errada: a lei zero trata do equilíbrio térmico e da transitividade. D) Errada: o teorema da energia cinética é da mecânica e não é o ponto em questão. E) Errada: o conceito de temperatura não é contrariado, apenas a direção espontânea do processo.
Referência: Segunda lei da termodinâmica (enunciado de Clausius); demônio de Maxwell.
Resolução comentada do VaiConcursos.