O que são processos reversíveis e irreversíveis?
Passo 1
O enunciado pede para distinguir processos termodinâmicos reversíveis e irreversíveis. Esse assunto faz parte da Segunda Lei da Termodinâmica, que está relacionada à entropia e ao sentido natural dos fenômenos. Vamos precisar entender o que significa um processo quasiestático (ou quase-equilíbrio) e como a variação de entropia do universo se comporta.
Passo 2
Um processo é chamado de reversível quando ele pode ser invertido sem deixar vestígios no ambiente externo – isto é, se você executar o caminho inverso, o sistema e as vizinhanças retornam exatamente ao estado inicial, sem produzir entropia total. Na prática, isso exige que todas as transformações sejam feitas de maneira quasiestática (infinitamente lenta) e sem atrito, sem gradientes finitos de temperatura ou pressão. Para um processo reversível vale
Passo 3
Um processo é irreversível quando, ao tentar executar o caminho inverso, não é possível recuperar o estado inicial do sistema e do ambiente sem alterações residuais. Fenômenos como atrito, dissipação de calor através de um salto de temperatura finito, mistura espontânea de gases e correntes de convecção geram entropia. Para esses processos vale
ou seja, há produção irreversível de entropia.
Resposta
Processo reversível: transformação quasiestática e sem dissipação, tal que
.
Processo irreversível: transformação que envolve atrito, gradientes finitos ou dissipação de energia, gerando .
Processo irreversível: transformação que envolve atrito, gradientes finitos ou dissipação de energia, gerando