a) Que razões se podem apresentar para conceber a necessidade de outra lei geral além da Primeira Lei da Termodinâmica?

Passo 1

O enunciado pergunta por que a simples conservação de energia (Primeira Lei da Termodinâmica) não é suficiente para descrever todos os fenômenos térmicos e, portanto, por que é necessário formular uma lei geral adicional (ou seja, a Segunda Lei).

Passo 2

A Primeira Lei estabelece que a energia interna de um sistema varia segundo o balanço entre calor recebido e trabalho realizado, mas ela não indica em que sentido um processo ocorre espontaneamente. Em outras palavras, a conservação de energia não nos diz se um processo térmico é reversível ou não, nem qual a “direção” natural das trocas de calor.

Passo 3

Na prática observamos fenômenos irreversíveis, como:
bul<=t Calor fluindo espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio, mas nunca o contrário.
bul<=t Conversão total de trabalho em calor via atrito, mas não a conversão total de calor em trabalho.
bul<=t Impossibilidade de criar máquinas que transformem calor totalmente em trabalho sem rejeitar parte do calor (máquinas de movimento perpétuo de segunda espécie).

Passo 4

Essas observações mostram que, apesar de respeitar a conservação de energia, nem todos os processos permitidos pela Primeira Lei ocorrem na natureza. Falta um critério adicional para distinguir processos reversíveis dos irreversíveis e para estabelecer limites de eficiência de máquinas térmicas.

Passo 5

Daí a necessidade de uma Segunda Lei que introduza o conceito de entropia e imponha condições sobre a direção dos processos e a conversão de calor em trabalho, preenchendo as lacunas deixadas pela Primeira Lei.

Resposta

As principais razões são:
1. A Primeira Lei não determina a direção espontânea dos processos térmicos.
2. Há fenômenos irreversíveis (fluxo de calor quente to frio, atrito, etc.) que não são explicados só pela conservação de energia.
3. Observa-se a impossibilidade de converter calor integralmente em trabalho (máquinas de segunda espécie).
4. É preciso um critério adicional (entropia) para diferenciar processos reversíveis de irreversíveis e limitar a eficiência de ciclos térmicos.

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