A entropia por ciclo aumenta, diminui ou permanece a mesma para (a) um refrigerador de Carnot, (b) um refrigerador real e © um refrigerador perfeito (que, obviamente, não pode ser construído na prática)?
Passo 1
Beleza, então o exercício quer saber como se comporta a variação de entropia por ciclo em três tipos de refrigerador:
a) Carnot, b) real e c) “perfeito” (aquele que a gente sabe que é impossível).
O assunto aqui é Termodinâmica, mais precisamente a Segunda Lei da Termodinâmica e conceito de processos reversíveis e irreversíveis. Vamos usar o conceito de entropia e como ela muda num ciclo.
a) Carnot, b) real e c) “perfeito” (aquele que a gente sabe que é impossível).
O assunto aqui é Termodinâmica, mais precisamente a Segunda Lei da Termodinâmica e conceito de processos reversíveis e irreversíveis. Vamos usar o conceito de entropia
Passo 2
Antes de tudo, lembra que a entropia
é uma medida de “desordem” ou de irreversibilidade num processo. A Segunda Lei diz que, para um ciclo completo:
- Se o processo for reversível, a variação total de entropia do universo é zero:
- Se for irreversível, a entropia do universo aumenta:
- Um processo que fizesse a entropia do universo diminuir,
, violaria a Segunda Lei – logo, é impossível.
Passo 3
(a) Refrigerador de Carnot
O ciclo de Carnot é totalmente reversível. Isso significa que, ao final de cada ciclo, a entropia “gerada” é exatamente compensada pela entropia “retirada” dos reservatórios. Então:
O ciclo de Carnot é totalmente reversível. Isso significa que, ao final de cada ciclo, a entropia “gerada” é exatamente compensada pela entropia “retirada” dos reservatórios. Então:
Passo 4
(b) Refrigerador real
Na prática, todo refrigerador real tem atrito, gradientes de temperatura finitos, perdas, etc. Isso gera irreversibilidades, e conforme a Segunda Lei:
Na prática, todo refrigerador real tem atrito, gradientes de temperatura finitos, perdas, etc. Isso gera irreversibilidades, e conforme a Segunda Lei:
Ou seja, a entropia do universo aumenta a cada ciclo.
Passo 5
© Refrigerador “perfeito” (impossível)
Um aparelho que diminuísse a entropia do universo, , violaria a Segunda Lei. Como não dá pra construir, dizemos que:
Um aparelho que diminuísse a entropia do universo,
Resposta
a) Para o refrigerador de Carnot: a entropia por ciclo permanece a mesma (
).
b) Para o refrigerador real: a entropia por ciclo aumenta ( ).
c) Para o refrigerador perfeito (impossível): a entropia por ciclo diminuiria ( ).
b) Para o refrigerador real: a entropia por ciclo aumenta (
c) Para o refrigerador perfeito (impossível): a entropia por ciclo diminuiria (