Classifique os seguintes processos de um sistema fechado como possível, impossível ou indeterminado.
Variação de entropia Transferência de entropia Geração de entropia
i) >0 >0

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos pede para classificar um processo em um sistema fechado como possível, impossível ou indeterminado, com base em três aspectos: variação de entropia, transferência de entropia e geração de entropia.
Conteúdo da matéria: Vamos trabalhar com a Termodinâmica, mais especificamente com a Segunda Lei da Termodinâmica e o conceito de entropia.
O que vamos precisar: Entender o que significa variação, transferência e geração de entropia, e como esses conceitos se relacionam para determinar a viabilidade de um processo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender os termos:
  • Variação de Entropia (ΔS): É a mudança total de entropia do sistema. Se ΔS > 0, a entropia do sistema aumenta; se ΔS < 0, diminui.
  • Transferência de Entropia (ΔSe): É a entropia que entra ou sai do sistema devido a trocas com o ambiente, como calor ou matéria.
  • Geração de Entropia (σ): É a entropia criada dentro do sistema devido à irreversibilidades, como atrito ou dissipação de energia. Sempre é maior ou igual a zero (σ ≥ 0).

Passo 3

A Segunda Lei da Termodinâmica nos diz que, para qualquer processo em um sistema fechado:
ΔS = ΔSe + σ
Onde:
  • ΔS é a variação total de entropia.
  • ΔSe é a transferência de entropia.
  • σ é a geração de entropia.
Essa equação relaciona como a entropia muda no sistema devido a trocas com o ambiente e a geração interna de entropia.

Passo 4

Vamos analisar o processo dado:
  • Variação de Entropia (ΔS): > 0
  • Transferência de Entropia (ΔSe): Informação não fornecida
  • Geração de Entropia (σ): > 0
Substituindo esses valores na equação da Segunda Lei:
ΔS = ΔSe + σ
Sabemos que ΔS > 0 e σ > 0, mas não temos informações sobre ΔSe.

Passo 5

Como σ > 0, isso significa que há geração de entropia dentro do sistema, indicando que o processo é irreversível. Além disso, ΔS > 0 sugere que a entropia total do sistema aumentou.
Mesmo sem saber exatamente quanto entropia foi transferida ( ΔSe), sabemos que a geração interna de entropia contribui para o aumento total da entropia.

Passo 6

De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica:
  • Processo Possível: Quando ΔS ≥ 0. Isso inclui processos reversíveis (onde ΔS = 0) e irreversíveis (onde ΔS > 0).
  • Processo Impossível: Quando ΔS < 0.
  • Processo Indeterminado: Geralmente, quando não temos informações suficientes para determinar.
No nosso caso, ΔS > 0, o que está dentro dos critérios para um processo possível.

Resposta

O processo é possível.

Exercícios relacionados