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.

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:
Srm >=n=0
Da segunda lei, para processo reversível em sistema fechado a temperatura constante:
De

Passo 3

Calculemos agora a variação de entropia do fluido pela mudança de fase. Se a massa é De,
sfg = hfgT, í
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
Qrm rev = De
Logo,
Qrm revT = m,hfgT = m,hfgT = m,sfg = De
Daí
Srm >=n = De

Resposta

Como , o processo não gera entropia internamente e, portanto, é internamente reversível.

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