O que é o equilíbrio termodinâmico?
O equilíbrio termodinâmico descreve um sistema cujas propriedades não mudam sem algum tipo de interferência externa. Em outras palavras, um sistema em equilíbrio termodinâmico não mudará a menos que algo seja adicionado ou subtraído dele. Um exemplo disso é uma bebida morna. A bebida pode ter começado fria, mas o calor do ar passará para a bebida fria e a tornará mais quente até atingir a mesma temperatura do ar - atingindo, assim, o equilíbrio termodinâmico. Além disso, como o calor está se movendo do ar para a bebida, o ar imediatamente ao redor do tubo também ficará mais frio.
O processo que um sistema utiliza para alcançar o equilíbrio termodinâmico é descrito em duas leis da física: a Primeira Lei da Termodinâmica e a Segunda Lei da Termodinâmica. A primeira lei afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas pode ser transferida. A segunda lei diz que em um sistema isolado, a entropia aumentará até que o equilíbrio seja alcançado. Essa é a essência do equilíbrio termodinâmico. Para que um objeto alcance o equilíbrio termodinâmico, três condições devem ser cumpridas: equilíbrio químico, equilíbrio mecânico e equilíbrio térmico.
O equilíbrio mecânico descreve o que acontece quando não há forças desequilibradas em um sistema ou com um sistema e seus arredores. Isso significa que as forças devem ser iguais em um sistema e em um sistema e seus arredores. Uma dessas forças é a pressão. Se a pressão é a mesma no sistema e com o sistema e seus arredores, é alcançado o equilíbrio mecânico. Se não houver equilíbrio mecânico, o sistema procurará alcançar o equilíbrio.
Para um sistema estar em equilíbrio químico, nenhuma reação química líquida deve ocorrer. Em alguns sistemas, isso pode significar que as reações químicas pararam. No entanto, em outros sistemas, isso pode significar que um sistema atingiu um equilíbrio dinâmico. O equilíbrio dinâmico descreve um estado no qual as reações de avanço e de reserva estão ocorrendo de forma que a quantidade líquida de reagentes permaneça inalterada. No equilíbrio químico, também é necessário que a matéria não se desloque de uma área para outra, como o que acontece quando a difusão está ocorrendo.
Quando um objeto está em equilíbrio térmico, as temperaturas devem ser as mesmas. O exemplo da bebida morna é um exemplo de um sistema que alcança o equilíbrio térmico. Quando um objeto entra em contato térmico com outro objeto, como o ar, o calor passa de uma concentração mais alta para uma menor - ou seja, de quente para frio. Aliás, isso significa que o gelo não esfria uma bebida, mas a bebida aquece o gelo. O calor continuará a passar de alta concentração para baixa até que ambos os objetos estejam na mesma temperatura e o equilíbrio térmico seja alcançado.