Um sistema absorve 300 J de calor de uma fonte a 300 K e 200 J de calor de outra a 400 K. Retorna então ao seu estado inicial, efetuando 100 J de trabalho e descarregando 400 J de calor num reservatório na temperatura T. A variação de entropia do sistema num ciclo completo será:
A) 0,5 kJ / K;
B) 1,0 kJ / K;
C) 0 ;
D) 2,1 kJ / K;
E) 1,5 kJ / K.

Passo 1

O exercício diz que um sistema faz um ciclo completo:
  • Absorve 300 J de calor a 300 K e 200 J a 400 K.
  • Faz 100 J de trabalho e descarrega 400 J num reservatório à temperatura T.
    O que a gente quer é a variação de entropia do sistema nesse ciclo.
    Conteúdo: termodinâmica, entropia como função de estado e ciclo termodinâmico.
    O que vamos usar:
    • A definição de entropia diferencial ΔS = ∫ δQ_rev/T
    • O fato de que entropia é função de estado, logo num ciclo fechado ΔS_sistema = 0.

Passo 2

Entropia S é uma função de estado, isto é, depende só do estado inicial e final. Para qualquer processo reversível imaginário entre dois estados A e B,
De
Mas se a gente volta ao mesmo estado inicial (ciclo completo), então a variação total de S é
De

Passo 3

Podemos até somar “termos” de entropia trocada:
De
mas como é ciclo, S_final = S_inicial, então ΔS_sys = 0, independente de qual seja T.

Resposta

C) 0

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