Suponha que a mesma quantidade de calor, vamos dizer 260 J , é transferida por condução de um reservatório
para outro a 300 K. Calcule a variação de entropia total em casa caso. Algum desses processos é reversível?
Passo 1
O enunciado diz que uma quantidade de calor
sai de um reservatório a
e vai para outro a
. Vamos calcular a variação de entropia do reservatório quente
, do reservatório frio
e a variação total
no caso de transferência por condução (irreversível) e, em seguida, analisar o que ocorreria num processo reversível ideal (Carnot).
Passo 2
Para condução direta, o calor sai do quente a temperatura constante
, e entra no frio a
. Usamos a definição de entropia para cada reservatório:
Substituindo
,
e
:
Passo 3
A variação total de entropia no processo de condução é a soma:
Como
, o processo de condução é irreversível.
Passo 4
Num processo reversível ideal entre as mesmas temperaturas (por exemplo, usando um motor de Carnot para extrair calor e depositá-lo no frio), a quantidade de calor entregue ao reservatório frio seria
e as variações de entropia seriam
Logo
Esse processo é reversível, pois não há produção líquida de entropia.
Resposta
Condução direta:
, irreversível.
Processo reversível ideal (Carnot):
, reversível.