Uma amostra de gás ideal contida num recipiente a
tem volume de
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?
b) Quais as características de um processo reversível e de um processo irreversível?
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?
- Quasi‐estático: o sistema passa por uma sequência de estados de equilíbrio quase instantaneamente.
- Pressão interna e externa sempre praticamente iguais:
. Isso garante que, se você inverter infinitesimalmente o processo, ele “volta” pelo mesmo caminho. - Não há dissipação de energia (sem atrito, sem turbulência, etc.).
- Entropia do universo não aumenta nesse passo: para calor trocado
, vale
.
Passo 3
O que é um processo irreversível?
- Não é quasi‐estático: há diferença finita entre pressão interna e externa (
), ou gradientes de temperatura, etc. - Sempre ocorrem dissipações (atrito, turbulência, mistura irreversível, etc.).
- 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.
- 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: .
• 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: .
• 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: