Em relação à primeira lei e à segunda lei da termodinâmica, analise as afirmações a seguir e assinale V para as verdadeiras e F para as falsas.
(V) A entropia é uma função de estado cuja variação diferencial pode ser caracterizada por meio da razão entre o calor trocado e a temperatura, ao longo de uma trajetória reversível.
(V) A segunda lei da termodinâmica impõe que, em um sistema isolado, as variações de entropia serão sempre positivas ou nulas.
(F) A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna em um sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho no eixo realizado.
(F) Em um ciclo termodinâmico para transformação de calor em trabalho, o calor absorvido e o trabalho realizado são grandezas numericamente iguais, obedecendo dessa forma, ao princípio da conservação da energia.
(F) De acordo com a segunda lei da termodinâmica, é inviável a realização de um ciclo termodinâmico capaz de transferir calor de um ambiente a baixa temperatura para um ambiente a uma temperatura mais elevada.

Passo 1

Resumindo o problema: temos cinco afirmações sobre a primeira e a segunda leis da termodinâmica e precisamos decidir se cada uma é verdadeira (V) ou falsa (F).

Passo 2

Analisando a afirmação 1: “A entropia é uma função de estado cuja variação diferencial pode ser caracterizada por meio da razão entre o calor trocado e a temperatura, ao longo de uma trajetória reversível.”
Pelo conceito de entropia, em um processo reversível vale
\mathrm{d}S=\frac{\delta Q_{\mathrm{rev}}}{T}
logo essa frase está correta.

Passo 3

Analisando a afirmação 2: “A segunda lei da termodinâmica impõe que, em um sistema isolado, as variações de entropia serão sempre positivas ou nulas.”
Para um sistema isolado não há troca de calor com o meio, e a segunda lei diz que \Delta S\ge0
portanto também está correta.

Passo 4

Analisando a afirmação 3: “A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna em um sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho no eixo realizado.”
Adotando a convenção usual ( Q calor recebido, W trabalho realizado pelo sistema), a primeira lei é
\Delta U=Q-W
logo a frase é verdadeira.

Passo 5

Analisando a afirmação 4: “Em um ciclo termodinâmico para transformação de calor em trabalho, o calor absorvido e o trabalho realizado são grandezas numericamente iguais, obedecendo dessa forma, ao princípio da conservação da energia.”
Num ciclo completo vale \Delta U=0, então o calor líquido trocado \emph{menos} o trabalho líquido realizado dá zero. Mas o calor \emph{absorvido} de uma fonte quente não é totalmente convertido em trabalho — parte dele é rejeitada a um reservatório frio. Logo não há igualdade entre o calor absorvido e o trabalho realizado, e a frase é falsa.

Passo 6

Analisando a afirmação 5: “De acordo com a segunda lei da termodinâmica, é inviável a realização de um ciclo termodinâmico capaz de transferir calor de um ambiente a baixa temperatura para um ambiente a uma temperatura mais elevada.”
Isso seria um dispositivo que transfere calor de frio para quente sem fornecer trabalho. A segunda lei não proíbe a bomba de calor ou refrigerador (que faz justamente isso) desde que se realize trabalho externo. Portanto a afirmação como está — sem trabalho — é falsa.

Resposta

V, V, V, F, F

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