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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e) | 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 (
): Essa é a mudança geral na entropia do sistema. Pode aumentar, diminuir ou permanecer constante. -
Transferência de entropia (
): 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 (
): 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,
.
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 (
) é dada por:
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 (
): 0 - Transferência de entropia (
): Menor que 0 ( ) - Geração de entropia (
): Não fornecida
Substituindo na equação:
Passo 5
Queremos encontrar um valor de
que satisfaça a equação acima. Como
é negativo, para que o total seja zero,
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,
deve ser sempre maior ou igual a zero. No nosso caso, conseguimos que
, 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.