Algum dos seguintes fenômenos é reversível:
(a) Quebrando uma garrafa vazia de refrigerante;
(b) Mexendo um coquetel;
(c) Dando corda a um relógio;
(d) Derretendo um cubo de gelo dentro de um copo de chá gelado;
(e) Queimando uma tora de lenha na lareira;
(f) Furando um pneu de automóvel;
(g) Aquecendo eletricamente um bloco isolado de metal;
(a) Quebrando uma garrafa vazia de refrigerante;
(b) Mexendo um coquetel;
(c) Dando corda a um relógio;
(d) Derretendo um cubo de gelo dentro de um copo de chá gelado;
(e) Queimando uma tora de lenha na lareira;
(f) Furando um pneu de automóvel;
(g) Aquecendo eletricamente um bloco isolado de metal;
Passo 1
O enunciado dá uma lista de fenômenos e pede para identificar quais são reversíveis. Isto envolve conceitos de processos termodinâmicos e mecânicos: um processo é dito reversível se for possível inverter todas as transformações sem deixar alterações permanentes no sistema nem no ambiente, o que em termodinâmica implica não gerar entropia.
Passo 2
Definição de reversibilidade: em termodinâmica, um processo é reversível quando ocorre de forma quasi-estática e sem atritos nem gradientes finitos, de modo que a variação de entropia total seja
. Qualquer dissipação (atrito, mistura irreversível, transferência de calor com diferença de temperatura finita, reação química espontânea) gera
, tornando o processo irreversível.
Passo 3
Analisando (a) quebrar uma garrafa vazia de refrigerante: formam-se muitos fragmentos de vidro e perdas de ordem; é impossível remontar a garrafa sem trabalho externo extra e sem deixar vestígios. Há grande produção de entropia — irreversível.
Analisando (b) mexer um coquetel: ao agitar, promove-se mistura de solutos e fluidos com turbulência e viscosidade, gerando calor dissipado e irreversível difusão molecular. Logo é irreversível.
Analisando (b) mexer um coquetel: ao agitar, promove-se mistura de solutos e fluidos com turbulência e viscosidade, gerando calor dissipado e irreversível difusão molecular. Logo é irreversível.
Passo 4
Analisando (c) dar corda a um relógio: idealmente, esse é um processo mecânico conservativo, no qual energia é armazenada na mola. Se desprezarmos atritos internos e dissipação, basta desenrolar a mola para retornar ao estado inicial sem gerar entropia. Assim, em modelo ideal, é reversível.
Passo 5
Analisando (d) derreter um cubo de gelo dentro de um copo de chá gelado: há troca de calor com diferença de temperatura finita entre chá e gelo e mistura das massas de água, gerando entropia. Irreversível.
Analisando (e) queimar uma tora de lenha na lareira: ocorre reação química de combustão, liberação de gases, calor e cinzas, tudo gerando entropia irreversivelmente. Irreversível.
Analisando (f) furar um pneu de automóvel: o ar escapa bruscamente e a estrutura se deforma; não há como reintegrar sem reconstrução, gerando dissipação e entropia. Irreversível.
Analisando (g) aquecer eletricamente um bloco isolado de metal: o aquecimento por resistência é um processo de geração irreversível de calor (Joule), com . Irreversível.
Analisando (e) queimar uma tora de lenha na lareira: ocorre reação química de combustão, liberação de gases, calor e cinzas, tudo gerando entropia irreversivelmente. Irreversível.
Analisando (f) furar um pneu de automóvel: o ar escapa bruscamente e a estrutura se deforma; não há como reintegrar sem reconstrução, gerando dissipação e entropia. Irreversível.
Analisando (g) aquecer eletricamente um bloco isolado de metal: o aquecimento por resistência é um processo de geração irreversível de calor (Joule), com
Resposta
(c)