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:
É impossível que dentro do sistema isolado ocorram processos nos quais permaneçam constantes a entropia do sistema fechado e a das vizinhanças.
É impossível que dentro do sistema isolado ocorram processos nos quais permaneçam constantes a entropia do sistema fechado e a das vizinhanças.
Passo 1
Beleza, vamos ao enunciado: temos um sistema isolado que é composto por “um sistema fechado” e suas vizinhanças (o resto dentro do isolamento). A afirmação a checar é: “É impossível que dentro desse sistema isolado ocorram processos nos quais a entropia do sistema fechado e a das vizinhanças permaneçam constantes.”
Conteúdo: 2ª Lei da Termodinâmica, entropia e processos reversíveis/adiabáticos.
O que precisamos: entender o que a 2ª Lei diz sobre ΔS total num sistema isolado e quando podemos ter ΔS = 0.
Conteúdo: 2ª Lei da Termodinâmica, entropia e processos reversíveis/adiabáticos.
O que precisamos: entender o que a 2ª Lei diz sobre ΔS total num sistema isolado e quando podemos ter ΔS = 0.
Passo 2
Primeiro, lembre que um sistema isolado não troca energia nem massa com o exterior. Então, o único “lado de fora” que existe é as vizinhanças internas, mas tudo está isolado do mundo exterior. A 2ª Lei nos diz que, para um sistema isolado,
com igualdade (ΔS_total = 0) apenas em processos reversíveis.
Passo 3
Agora, para que cada parte – sistema fechado e vizinhanças – tenha ΔS = 0, a troca de calor entre elas deve ser zero (pois mudança de entropia é dada por
). Se nenhuma quantidade de calor atravessa a fronteira interna, então:
- ΔS_sistema = 0 (processo adiabático e, se for reversível, isentrópico).
- ΔS_vizinhanças = 0 (porque não receberam nem perderam calor).
Esse é exatamente o caso de um processo adiabático reversível dentro do sistema isolado.
Passo 4
Logo, é possível ter dentro do sistema isolado um processo em que tanto o sistema fechado quanto as vizinhanças não mudam sua entropia (ΔS = 0). Basta ser um processo adiabático e reversível: nada de calor flui, e não há irreversibilidades internas (atrito, dissipação, etc.).
Resposta
Falso. Em um sistema isolado, basta ocorrer um processo adiabático reversível para que ΔS do sistema fechado e ΔS das vizinhanças fiquem ambos constantes (igual a zero).