( \mathbf{2 0} pontos) Julgue as alternativas a seguir em verdadeiras (\mathrm{V}) ou falsas (\mathrm{F}), justificando.
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.
c) ( ) Em um processo irreversível num sistema fechado, a entropia do sistema tem que aumentar para a variação de entropia do universo ser positiva.
d) ( ) 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.
e) ( ) 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 julgarmos cinco afirmações sobre processos termodinâmicos em sistemas fechados ou cíclicos, indicando se são verdadeiras (V) ou falsas (F) e justificando. Vamos usar conceitos da Segunda Lei da Termodinâmica, entropia, energia livre de Gibbs e enunciado de Kelvin–Planck.

Passo 2

a) “Em um processo irreversível cíclico, o sistema e a vizinhança não podem ser restaurados aos seus estados iniciais.”
Um ciclo leva sempre o sistema de volta ao estado inicial. Se for irreversível, haverá geração de entropia na vizinhança e não é possível restaurar ambos simultaneamente sem outros efeitos. Logo, só o sistema retorna; a vizinhança fica afetada. Portanto a afirmação é verdadeira.

Passo 3

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.”
Paredes rígidas, impermeáveis e adiabáticas caracterizam sistema isolado: não há troca de massa nem calor. Nesse caso
\Delta S_{\text{universo}}=\Delta S_{\text{sistema}}
Se \Delta S_{\text{sistema}}=0, o processo é reversível; se \Delta S_{\text{sistema}}>0, é irreversível. Logo, podemos julgar a reversibilidade pelo sinal de \Delta S. A afirmação é verdadeira.

Passo 4

c) “Em um processo irreversível num sistema fechado, a entropia do sistema tem que aumentar para a variação de entropia do universo ser positiva.”
Em geral para processo irreversível \Delta S_{\text{universo}}>0, mas isso não obriga \Delta S_{\text{sistema}}>0; a entropia do sistema pode até diminuir se a vizinhança ganhar mais entropia (por troca de calor). Não é obrigatório que \Delta S_{\text{sistema}} aumente. A afirmação é falsa.

Passo 5

d) “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.”
A condição de equilíbrio a T,P constantes é
\mathrm{d}G=0\quad\text{em equilíbrio,}í
e durante o processo espontâneo \mathrm{d}G\le0. Assim, ao atingir o equilíbrio, G deixa de cair e passa a se manter constante. A afirmação é verdadeira.

Passo 6

e) “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.”
O enunciado de Kelvin–Planck da Segunda Lei proíbe um dispositivo cíclico que converta integralmente calor em trabalho sem outras mudanças no ambiente. Portanto, a afirmação é falsa.

Resposta

a) V
b) V
c) F
d) V
e) F

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