Suponha que a mesma quantidade de energia - digamos, 260 J - é transferida por condução de um reservatório de calor a uma temperatura de 400 K para outro reservatório, com uma temperatura de:
(a) 100 K .
Calcule as variações de entropia e discuta a tendência.
(a) 100 K .
Calcule as variações de entropia e discuta a tendência.
Passo 1
O enunciado diz que uma quantidade de calor
é transferida por condução de um reservatório quente à temperatura
para um reservatório frio à temperatura
. O conteúdo da matéria é termodinâmica (variação de entropia em processos de troca de calor). Para resolver, vamos usar que, para um corpo que perde calor,
, e para um corpo que ganha calor,
.
Passo 2
Calculamos a variação de entropia do reservatório quente ao perder calor
. Como o calor sai dele, temos
Logo,
Passo 3
Calculamos a variação de entropia do reservatório frio ao receber o mesmo calor
. Como o calor entra,
Logo,
Passo 4
A variação total de entropia do universo (reservatório quente + reservatório frio) é
Como
, a transferência de calor de 400 K para 100 K é irreversível e está de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica: a entropia do universo aumenta em processos espontâneos.