Uma massa de água inicialmente em estado de líquido saturado, é trazida ao estado de vapor saturado através de um processo a pressão e temperatura constantes:
Demonstre que este processo é internamente reversível.
Demonstre que este processo é internamente reversível.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que você pega uma certa massa de água que está em estado de líquido saturado e, mantendo pressão e temperatura constantes, transforma tudo em vapor saturado. A matéria aqui é Termodinâmica (segunda lei, processos reversíveis e entropia), e o que a gente vai usar é:
- Definição de processo internamente reversível (não gera entropia interna,
). - Segunda lei para sistema fechado:
. - Relação entre entalpia latente e variação de entropia no vapor:
.
Passo 2
Lembra que “internamente reversível” significa que, dentro do sistema, não há atritos, gradientes de pressão nem diferenças de temperatura — ou seja, não rola geração interna de entropia:
Da segunda lei, para processo reversível em sistema fechado a temperatura constante:
Passo 3
Calculemos agora a variação de entropia do fluido pela mudança de fase. Se a massa é
,
Mas sabemos da teoria de mudança de fase isotérmica/isobárica que
onde
é a entalpia de vaporização.
Passo 4
Também pra um processo isobárico e isotérmico, o calor trocado reversivelmente é
Logo,
Daí
Resposta
Como
, o processo não gera entropia internamente e, portanto, é internamente reversível.