Classifique os seguintes processos de um sistema fechado como possível, impossível ou indeterminado.
& Variação de entropia & Transferência de entropia & Geração de entropia | ||
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b) |
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&
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Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente classificar um processo em um sistema fechado como possível, impossível ou indeterminado, com base em como a entropia varia nesse processo. O conteúdo aqui é da termodinâmica, especificamente sobre a segunda lei da termodinâmica e a entropia. Para resolver, vamos precisar entender o que é entropia, como ela se comporta em processos termodinâmicos e como a segunda lei nos ajuda a classificar esses processos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. A entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Em termodinâmica, a segunda lei nos diz que, em um sistema fechado, a entropia total sempre aumenta ou, no máximo, permanece constante em processos reversíveis.
A equação fundamental que usamos aqui é:
Onde:
-
é a variação total da entropia do sistema. -
é a entropia que entra ou sai do sistema devido à transferência de calor. -
é a entropia gerada dentro do sistema devido a processos irreversíveis, e ela é sempre maior ou igual a zero ( ).
Passo 3
Vamos analisar o que o exercício apresenta:
- Variação de entropia (
): menor que 0 ( ) - Transferência de entropia (
): não especificada - Geração de entropia (
): maior que 0 ( )
Sabemos que a geração de entropia não pode ser negativa, ela é no mínimo zero. Então, temos:
Como
, isso implicaria que para a soma
ser negativa, a transferência de entropia (
) precisaria ser negativa e de magnitude maior que a geração de entropia. Porém, isso contraria a segunda lei da termodinâmica, que nos diz que a entropia total não pode diminuir em um processo natural.
Resposta
Impossível.