Julgue as alternativas a seguir em verdadeiras (V) ou falsas (F), justificando as alternativas falsas.
a) ( ) Em um processo irreversível cíclico, o sistema e a vizinhança não podem ser restaurados aos seus estados iniciais.
b) ( ) É possível dizer se um processo é reversível ou irreversível em um sistema de paredes rígidas, impermeáveis e adiabáticas avaliando a variação de entropia desse sistema.
d) ( ) Em um processo irreversível num sistema fechado, a entropia do sistema tem que aumentar para a variação de entropia do universo ser positiva.
e) ( ) Se um sistema realiza um processo a T e P constantes, a energia livre de Gibbs do sistema fica constante quando o sistema alcança o estado de equilíbrio.
f) ( ) De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, pode-se, para alguns processos, converter 100 \% da energia na forma de calor em energia na forma de trabalho.

Passo 1

O enunciado pede para julgar cinco afirmações sobre irreversibilidade, entropia e energia livre de Gibbs em termodinâmica, indicando se são verdadeiras (V) ou falsas (F) e justificando as falsas. Vamos usar conceitos da Segunda Lei da Termodinâmica, da definição de processo cíclico e das propriedades de sistemas isolados e de sistemas a T e P constantes.

Passo 2

a) Em um processo irreversível cíclico, o sistema retorna ao seu estado inicial, mas a vizinhança sofre uma mudança irreversível (por exemplo, aumento de entropia). Logo, é falso dizer que “o sistema e a vizinhança não podem ser restaurados”: o sistema pode, mas a vizinhança não.
b) Um sistema com paredes rígidas, impermeáveis e adiabáticas é um sistema isolado. Em sistemas isolados a Segunda Lei diz que se \Delta S=0 o processo é reversível e se \Delta S>0 é irreversível. Portanto, é verdadeiro que podemos decidir sobre reversibilidade ou irreversibilidade apenas pela variação de entropia do sistema.

Passo 3

d) Num processo irreversível em sistema fechado a variação de entropia do universo é
\Delta S_{\rm universo}=\Delta S_{\rm sistema}+\Delta S_{\rm vizinhança}>0.ç
Mas não é obrigatório que \Delta S_{\rm sistema}>0; pode ser \Delta S_{\rm sistema}<0 desde que \Delta S_{\rm vizinhança}ç compense de modo que a soma seja positiva. Logo, é falso que “a entropia do sistema tem que aumentar”.

Passo 4

e) Para um processo espontâneo a temperatura e pressão constantes, a energia livre de Gibbs G do sistema decresce até atingir o mínimo no equilíbrio, onde \Delta G=0. Assim, é verdadeiro que, ao alcançar o equilíbrio, G fica constante.

Passo 5

f) A Segunda Lei afirma que nenhum ciclo térmico pode converter todo calor absorvido em trabalho sem rejeitar calor. Logo, é falso que seja possível converter 100\% do calor em trabalho.

Resposta

a) F
b) V
d) F
e) V
f) F

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