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.
Fluido refrigerante R134a agitado rapidamente e adiabaticamente por uma pá.
Fluido refrigerante R134a agitado rapidamente e adiabaticamente por uma pá.
Passo 1
Beleza, vamos resumir a situação: temos um sistema fechado contendo fluido refrigerante R134a, e ele é agitado rápido por uma pá num processo adiabático (ou seja, sem trocar calor com o ambiente). A matéria envolvida é Termodinâmica (mais especificamente a Segunda Lei e entropia de sistemas fechados). Para resolver, vamos precisar da definição de variação de entropia em sistemas fechados e entender como irreversibilidades (a agitação) afetam essa variação.
Passo 2
Primeiro, lembra da expressão geral para a variação de entropia de um sistema fechado:
onde
-
é o calor trocado de forma reversível, -
é a entropia gerada internamente (sempre ).
Passo 3
Como é adiabático, não há troca de calor:
Logo a parte de calor some da conta:
Passo 4
Agora, a agitação rápida por uma pá introduz irreversibilidades (atrito interno, mistura turbulenta, etc.). A Segunda Lei diz que, para processos irreversíveis,
Assim, a entropia gerada internamente é positiva.
Resposta
A entropia do sistema aumenta durante o processo, pois ele é adiabático (
) e irreversível (
), resultando em