a . Defina a 2^{a} Lei da Termodinâmica
b. O Que significa a expressăo \Delta S_{\text {atal }} \geq 0 ?

Passo 1

O enunciado pede dois objetivos: primeiro, definir a segunda lei da termodinâmica (conteúdo: enunciados de Kelvin–Planck e Clausius, entropia e irreversibilidade) e, em seguida, interpretar o significado da expressão
\Delta S_{\text{total}} \ge 0.

Passo 2

A segunda lei da termodinâmica pode ser apresentada em duas formulações equivalentes, que ajudam a entender por que existe irreversibilidade nos processos térmicos:
Uma formulação, atribuída a Kelvin–Planck, diz que é impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, converta completamente o calor extraído de uma única fonte em trabalho, sem deixar efeito colateral (isto é, sem descarregar calor em outro corpo).
Outra formulação, de Clausius, afirma que o calor não flui espontaneamente de um corpo mais frio para um corpo mais quente sem que se faça trabalho externo.

Passo 3

Para quantificar essa “direção” preferencial dos fenômenos, introduzimos o conceito de entropia S. Em todo processo termodinâmico:
  • Se o processo for reversível, a variação de entropia do sistema mais suas vizinhanças (o “universo” termodinâmico) é nula.
  • Se o processo for irreversível (caso mais comum), essa variação é positiva.
    Definimos então
\Delta S_{\text{total}} = \Delta S_{\text{sistema}} + \Delta S_{\text{vizinhanças}},ç
onde chamamos de total a soma das variações de entropia de todas as partes envolvidas.

Passo 4

A expressão
\Delta S_{\text{total}} \ge 0
é justamente o enunciado quantitativo da segunda lei em termos de entropia. Ela significa que, para qualquer transformação dentro de um sistema isolado (ou universo termodinâmico), a entropia não pode diminuir. Na prática, isso indica:
– Para processos espontâneos e irreversíveis, \Delta S_{\text{total}}>0.
– Para um processo ideal e reversível, \Delta S_{\text{total}}=0.
Em outras palavras, a desigualdade garante que o sentido natural das transformações é aquele que aumenta (ou ao menos não diminui) a entropia total, levando o sistema rumo ao equilíbrio.

Resposta

a) A segunda lei da termodinâmica afirma, em sua formulação de Kelvin–Planck, que não existe máquina térmica cíclica capaz de converter integralmente calor em trabalho sem descarregar calor em outra fonte; e, em sua formulação de Clausius, que não há fluxo espontâneo de calor de um corpo frio para um corpo quente sem a realização de trabalho externo. Equivalente a isso, define-se a entropia S de modo que toda transformação isolada satisfaz \Delta S_{\text{total}}\ge0.
b) A expressão \Delta S_{\text{total}}\ge0 significa que, em qualquer processo dentro de um sistema isolado (ou no universo termodinâmico), a soma das variações de entropia das partes envolvidas nunca pode ser negativa. O caso de igualdade =0 corresponde a um processo reversível ideal, e o caso de >0 a processos irreversíveis espontâneos.

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