Uma uma mudança de estado 1 para o estado 2 produz um aumento maior de entropia quando realizada irreversivelmente do que quando realizada reversivelmente.
◯ Verdadeiro ◯ Falso
◯ Verdadeiro ◯ Falso
Passo 1
O enunciado pergunta se a afirmação abaixo é verdadeira ou falsa:
“Uma mudança de estado 1 para o estado 2 produz um aumento maior de entropia quando realizada irreversivelmente do que quando realizada reversivelmente.”
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- Temos dois estados termodinâmicos bem definidos: estado 1 e estado 2.
- Comparamos a variação de entropia da mesma mudança de estado feita por dois caminhos possíveis: um reversível e outro irreversível.
- A questão pede apenas decidir Verdadeiro ou Falso sobre a afirmativa.
Passo 2
Explicação do que é entropia e uma propriedade-chave: entropia é uma função de estado.
- Significado prático: uma função de estado depende apenas do estado inicial e final do sistema, não do caminho percorrido.
- Em termos matemáticos: se
é a entropia do sistema, a variação de entropia entre os estados 1 e 2 é
e este valor é o mesmo independentemente de como o sistema foi levado de 1 para 2 (reversivelmente ou irreversivelmente).
Passo 3
Como se calcula
em prática (intuição e fórmula usada em provas):
- Para um processo reversível, a definição termodinâmica dá
onde
é o calor trocado reversivelmente e
a temperatura da fronteira (ou do reservatório, quando aplicável).
- Como
é função de estado, se o processo irreversível leva o sistema aos mesmos e , a diferença será a mesma; portanto a variação de entropia do sistema não é maior nem menor por causa da irreversibilidade.
Passo 4
Onde aparece a diferença entre processos reversíveis e irreversíveis então? — Entropia gerada e entropia do universo.
- Definição útil para provas:
com igualdade apenas para processos reversíveis e estritamente
para processos irreversíveis.
- Interpretação: processos irreversíveis geram entropia dentro do universo (ou seja, há produção de entropia
), mas isso não altera o fato de que entre dois estados fixos é único.
Passo 5
Exemplo concreto e simples para fixar (útil para prova):
- Expansão livre de um gás ideal (irreversível) do volume
para sem troca de calor: durante o processo irreversível, mas a variação de entropia do gás é
- Se fizer a mesma mudança de
para por uma expansão isotérmica reversível (com troca de calor adequada), também obtém-se
Conclusão do exemplo: a variação de entropia do sistema é a mesma nos dois caminhos; o que muda é a entropia do universo (irreversível gera mais entropia total).
Passo 6
Resposta direta à afirmação do enunciado, com a explicação curta e motivadora:
A afirmação é falsa porque a variação de entropia do sistema entre dois estados depende apenas dos estados e não do caminho. O que é maior para um processo irreversível é a entropia gerada no universo, não a variação da entropia do próprio sistema.
A afirmação é falsa porque a variação de entropia do sistema entre dois estados depende apenas dos estados e não do caminho. O que é maior para um processo irreversível é a entropia gerada no universo, não a variação da entropia do próprio sistema.
Resposta
Falso