2.18 Com base na Segunda Lei da Termodinâmica, diferencie processos reversíveis de irreversíveis. Cite um exemplo de cada.

Passo 1

O enunciado pede que a gente use a Segunda Lei da Termodinâmica para diferenciar processos reversíveis de irreversíveis e, em seguida, dê um exemplo de cada. Para isso, vamos recorrer ao conceito de entropia e ao critério da variação de entropia do universo.

Passo 2

Um processo é dito reversível quando ele ocorre de forma infinitesimalmente lenta (quase-estática), sem atritos ou gradientes finitos que gerem dissipação. Nesses processos não há produção de entropia no sistema nem no entorno, de modo que
De<a Suniverso ;=; 0
Além disso, ao invertermos todas as variáveis de controle, o caminho de volta segue exatamente o mesmo trajeto termodinâmico.

Passo 3

Já um processo irreversível envolve efeitos dissipativos, como atrito, gradientes de temperatura finitos, mistura espontânea de fluidos, choque ou expansão livre. Nesses casos há produção interna de entropia, e então
De<a Suniverso ;>; 0
Isso significa que não conseguimos retornar ao estado inicial sem deixar um efeito permanente no entorno.

Passo 4

Exemplo de processo reversível: o Ciclo de Carnot, que consiste em duas expansões e duas compressões quase-estáticas e isotérmicas/adiabáticas ideais, todas sem atrito e com trocas de calor feitas com De<a Tto0. Como resultado, o ciclo é completamente reversível.

Passo 5

Exemplo de processo irreversível: a expansão livre de um gás ideal em vácuo. Ao libertar o gás em um reservatório vazio, ele se expande espontaneamente sem fazer trabalho útil e sem troca de calor, produzindo entropia interna e impedindo a volta espontânea ao volume inicial.

Resposta

Processo reversível: aquele que ocorre sem atritos nem gradientes finitos, mantendo
De<a Suniverso=0.
Exemplo: ciclo de Carnot (quase-estático, sem dissipação).
Processo irreversível: aquele que envolve dissipação interna (atrito, choque, gradientes de temperatura finitos, mistura), gerando
De<a Suniverso>0.
Exemplo: expansão livre de um gás ideal em vácuo.

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