2.19 Explique como é possível determinar a variação de entropia de um processo irreversível.
Passo 1
O enunciado pede que expliquemos como determinar a variação de entropia de um processo irreversível. O conteúdo é termodinâmica, mais especificamente entropia como função de estado. Para isso vamos usar a definição diferencial de entropia em processos reversíveis e a propriedade de que entropia depende apenas dos estados inicial e final.
Passo 2
Definimos entropia a partir de um processo reversível: a variação infinitesimal de entropia satisfaz
Como
é função de estado, a integral de
depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho.
Passo 3
Em um processo irreversível real não podemos usar
para obter
, pois
não está relacionado diretamente à definição de entropia. Contudo, a variação total de entropia entre dois estados
e
continua bem definida.
Passo 4
Escolhemos então um caminho reversível qualquer que ligue o mesmo estado inicial
ao estado final
. Calculamos
Esse valor é idêntico à variação de entropia do processo irreversível original, por
ser função de estado.
Resposta
A variação de entropia de um processo irreversível é obtida avaliando-se
ao longo de qualquer caminho reversível que leve do estado inicial ao final, já que
é função de estado.