Considere um sistema isolado formado por um sistema fechado e suas vizinhanças. Diga se as seguintes frases são verdadeiras ou falsas e explique suas respostas:
Podem ocorrer processos nos quais a entropia do sistema fechado aumente enquanto a entropia das vizinhanças diminui, ou viceversa.
Podem ocorrer processos nos quais a entropia do sistema fechado aumente enquanto a entropia das vizinhanças diminui, ou viceversa.
Passo 1
O exercício fala de um sistema isolado que é formado por um sistema fechado (que pode trocar calor com as vizinhanças) mais as próprias vizinhanças. A pergunta é: “Pode acontecer de a entropia do sistema fechado aumentar enquanto a das vizinhanças diminui, ou o contrário?”
Conteúdo: Termodinâmica, Lei da Entropia (Segunda Lei).
O que vamos precisar:
Conteúdo: Termodinâmica, Lei da Entropia (Segunda Lei).
O que vamos precisar:
- Definir entropia de sistema e vizinhanças
- Usar a ideia de sistema isolado: ΔS_total = ΔS_sis + ΔS_viz ≥ 0
Passo 2
Antes de mais nada, o que é entropia?
Entropia (S) é uma medida de “desordem” ou “irreversibilidade” num processo. A Segunda Lei da Termodinâmica diz que, para um sistema isolado (sem troca de energia com o exterior),
Entropia (S) é uma medida de “desordem” ou “irreversibilidade” num processo. A Segunda Lei da Termodinâmica diz que, para um sistema isolado (sem troca de energia com o exterior),
Isso significa que a soma das variações de entropia do sistema fechado e das vizinhanças nunca pode ser negativa. Pode ser zero (processo reversível ideal) ou positiva (processo real).
Passo 3
Agora, a pergunta: posso ter ΔS_sis > 0 e ΔS_viz < 0?
– Se o sistema fechado ganha calor das vizinhanças, ele aumenta sua entropia:
– Se o sistema fechado ganha calor
– As vizinhanças perdem esse calor, então sua entropia varia
Se
, em módulo
é quase igual a
, mas em processos reais geralmente
logo
. Ou seja, dá para ter o sistema ganhando entropia e as vizinhanças perdendo, sem violar a Segunda Lei.
O mesmo vale no sentido contrário: se o sistema cede calor,
e
, mas sempre mantendo
.
Passo 4
Resumindo, a entropia de cada subparte (sistema ou vizinhanças) pode subir ou cair isoladamente, desde que a soma delas seja não-negativa.
Resposta
Verdadeiro. É possível que a entropia do sistema fechado aumente enquanto a das vizinhanças diminui (ou vice-versa), contanto que a variação total de entropia do conjunto isolado satisfaça
.