Para cada um dos seguintes sistemas fechados, especifique se durante o processo a entropia do sistema aumenta, diminui ou se esta informação não pode ser determinada apenas com os dados fornecidos. Justifique matematicamente as respostas.
Vapor dágua em uma compressão adiabática.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz: temos um sistema fechado contendo vapor d’água e o processo é uma compressão adiabática. A pergunta é se a entropia do sistema aumenta, diminui ou se não dá pra saber só com esses dados.
O conteúdo aqui é Termodinâmica (Segunda Lei e entropia). Para resolver precisamos lembrar da definição de entropia e da desigualdade de Clausius:

Passo 2

O processo é adiabático, ou seja, não há troca de calor com o entorno:
de
Se a gente substituir isso na integral da desigualdade de Clausius, fica
Ou seja, para qualquer compressão adiabática, a variação de entropia do sistema nunca é negativa.

Passo 3

Agora vem o detalhe:
  • Se a compressão for reversível e adiabática (um processo isentrópico ideal), então a desigualdade vira igualdade e dá De
  • Se for irreversível (por atrito, choque de onda, viscosidade etc.), mesmo sem calor entrando ou saindo, sempre rolou geração interna de entropia, logo De 0

Passo 4

O enunciado só falou “compressão adiabática” e não disse se é reversível ou irreversível. Então não temos como escolher entre ΔS = 0 ou ΔS > 0.

Resposta

Não é possível determinar se a entropia do sistema aumenta ou permanece constante apenas com o dado de que o processo é adiabático.

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