j) Qual a relação entre entropia e a “degradação de energia”?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a relação entre entropia e “degradação de energia”. Estamos no contexto da Segunda Lei da Termodinâmica, em que introduzimos entropia (
), irreversibilidades e a disponibilidade de energia (exergia). Para responder, vamos precisar:
– Conceito de entropia e sua geração em processos irreversíveis.
– Noção de energia útil (capaz de realizar trabalho) vs. energia degradada (calor não aproveitável).
– A relação quantitativa entre entropia gerada e trabalho perdido.
– Conceito de entropia e sua geração em processos irreversíveis.
– Noção de energia útil (capaz de realizar trabalho) vs. energia degradada (calor não aproveitável).
– A relação quantitativa entre entropia gerada e trabalho perdido.
Passo 2
Entropia (
) é uma grandeza termodinâmica que mede a dispersão ou desordem da energia num sistema. Em um processo reversível, a variação de entropia associada ao calor trocado é
Já em processos reais, irreversibilidades geram entropia interna adicional, chamada de entropia gerada (
), de modo que
O que chamamos de “degradação de energia” é a perda de qualidade da energia: parte dela, em vez de executar trabalho, acaba espalhada como calor a baixa temperatura e não volta a ser útil. As irreversibilidades aumentam
, tornando essa energia “degradada”.
Passo 3
Quantitativamente, a energia útil perdida (ou trabalho máximo que deixou de ser extraído) devido à geração de entropia num reservatório ambiente à temperatura de referência
é
Isso mostra que cada incremento de entropia gerado multiplica-se por
para dar energia indisponível.
Passo 4
Portanto, quanto maior a entropia gerada em um processo, maior a degradação da energia útil em calor “improdutivo”. Em outras palavras, a entropia quantifica exatamente essa degradação.
Resposta
A entropia gerada (
) é a medida da irreversibilidade e da dispersão de energia; quanto maior
, maior a quantidade de energia útil que se degrada em calor não aproveitável. Em termos quantitativos, a energia (ou trabalho) perdida é