Uma amostra de gás ideal contida num recipiente a 50^circ C tem volume de 2,5 L e exerce uma pressão de 4 atm . Esta amostra pode expandir contra uma pressão, até ocupar um volume de 8 L por dois processos: i)Expansão isotérmica irreversível e ii)Expansão isotérmica reversível. Responda justificando:
b) Quais as características de um processo reversível e de um processo irreversível? (1,0)

Passo 1

Beleza! A parte (b) da questão pede: “Quais as características de um processo reversível e de um processo irreversível?” Isso cai em Termodinâmica, mais especificamente no estudo de processos termodinâmicos. Para responder, vamos precisar saber o que significa “quase estático” (quasi‐estático), entender equilíbrio interno versus pressão externa, e falar de entropia.

Passo 2

O que é um processo reversível?
  1. Quasi‐estático: o sistema passa por uma sequência de estados de equilíbrio quase instantaneamente.
  2. Pressão interna e externa sempre praticamente iguais: . Isso garante que, se você inverter infinitesimalmente o processo, ele “volta” pelo mesmo caminho.
  3. Não há dissipação de energia (sem atrito, sem turbulência, etc.).
  4. Entropia do universo não aumenta nesse passo: para calor trocado , vale
    .

Passo 3

O que é um processo irreversível?
  1. Não é quasi‐estático: há diferença finita entre pressão interna e externa ( ), ou gradientes de temperatura, etc.
  2. Sempre ocorrem dissipações (atrito, turbulência, mistura irreversível, etc.).
  3. Não dá para “voltar” sem deixar mudança no ambiente – se você tentar inverter, não retorna ao estado inicial sem trabalho extra ou mudança no entorno.
  4. Entropia do universo aumenta:
    .

Passo 4

Resumo das diferenças principais:
  • Reversível = quasi‐estático + sem dissipação + + nenhuma produção de entropia líquida.
  • Irreversível = finita diferença de pressão/temperatura + dissipação + gera entropia no universo.

Resposta

Processo reversível:
• Ocorre de forma quasi‐estática (equilíbrio interno mantenido).
• Pressão interna igual à externa ( ).
• Sem atrito, sem turbulência (nenhuma dissipação de energia).
• Não há produção líquida de entropia: .
Processo irreversível:
• Ocorre com diferenças finitas de pressão ou temperatura.
• Há atrito, turbulência ou outras dissipações.
• Não é possível inverter sem deixar mudanças no ambiente.
• Produção de entropia positiva: .

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