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 ( S), 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.

Passo 2

Entropia ( S) 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
dS = de<a QrevT,
Já em processos reais, irreversibilidades geram entropia interna adicional, chamada de entropia gerada ( dS>=n), de modo que
dS = de<a QT + dS>=n, dS>=n>=0
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 S>=n, 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 T0 é
de<a Wperdida ;=; T0;dS>=n,
Isso mostra que cada incremento de entropia gerado multiplica-se por T0 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 ( De<a S>=n) é a medida da irreversibilidade e da dispersão de energia; quanto maior De<a S>=n, maior a quantidade de energia útil que se degrada em calor não aproveitável. Em termos quantitativos, a energia (ou trabalho) perdida é
Wperdida = T0,De<a S>=n,

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