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

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me deu um exercício de termodinâmica sobre entropia em sistemas fechados. A gente precisa classificar um processo como possível, impossível ou indeterminado, usando três informações: variação da entropia total, transferência de entropia e geração de entropia. Vamos ver como resolver isso passo a passo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender cada um desses termos:
  • Variação de entropia total ( De): Essa é a mudança geral na entropia do sistema. Pode aumentar, diminuir ou permanecer constante.
  • Transferência de entropia ( De): Refere-se à entropia que entra ou sai do sistema por transferência de calor ou trabalho. Se for negativa, significa que o sistema está perdendo entropia para o ambiente.
  • Geração de entropia ( De=r): É a entropia criada dentro do sistema devido a processos irreversíveis, como atrito ou misturas.

Passo 3

A segunda lei da termodinâmica nos diz que, para processos naturais:
  • A entropia total do universo (sistema + ambiente) sempre aumenta ou permanece constante. Ou seja, De= 0.
Em um sistema fechado, não há troca de massa, mas pode haver transferência de energia na forma de calor ou trabalho. Então, a variação total da entropia do sistema ( De) é dada por:
De=r
Isso significa que qualquer mudança na entropia do sistema é resultado da transferência de entropia e da geração interna de entropia.

Passo 4

Vamos analisar os valores fornecidos:
  • Variação de entropia total ( De): 0
  • Transferência de entropia ( De): Menor que 0 ( <0)
  • Geração de entropia ( De=r): Não fornecida
Substituindo na equação:
0 = (menor que 0) + De=r

Passo 5

Queremos encontrar um valor de De=r que satisfaça a equação acima. Como De é negativo, para que o total seja zero, De=r precisa ser positivo e igual em magnitude:
Isso significa que há geração de entropia dentro do sistema para compensar a transferência negativa de entropia.

Passo 6

Segundo a segunda lei, De=r deve ser sempre maior ou igual a zero. No nosso caso, conseguimos que De=r > 0, o que está de acordo com a lei.

Passo 7

Como a geração de entropia é positiva e a variação total de entropia é zero devido à transferência negativa, o processo está de acordo com a segunda lei da termodinâmica e, portanto, é possível.

Resposta

O processo é possível.

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