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)
;
B)
;
C) 0 ;
D)
;
E)
.
A)
B)
C) 0 ;
D)
E)
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,
Mas se a gente volta ao mesmo estado inicial (ciclo completo), então a variação total de S é
Passo 3
Podemos até somar “termos” de entropia trocada:
mas como é ciclo, S_final = S_inicial, então ΔS_sys = 0, independente de qual seja T.
Resposta
C) 0