Uma vez que a entropia (S) é uma função de estado, os processos termodinâmicos podem ser representados nos planos ST, ou SV, ou SP, como normalmente fazemos no plano PV. a) Esboce e descreva qualitativamente o diagrama do ciclo de Carnot no plano ST, com T representando a temperatura. b) Calcule a variação de entropia de 1 kg de água que é aquecido de
até
. c) Qual a variação de entropia de 1,0 kg de gelo que se funde a
e 1 atm ?
Passo 1
O enunciado diz que a entropia
é função de estado e pede três itens:
a) esboçar qualitativamente o ciclo de Carnot no plano –
;
b) calcular a variação de entropia de ,kg de água aquecida de
até
;
c) calcular a variação de entropia de ,kg de gelo que funde a
e
,atm.
Vamos usar o conceito de entropia diferencial reversível
a) esboçar qualitativamente o ciclo de Carnot no plano
b) calcular a variação de entropia de
c) calcular a variação de entropia de
Vamos usar o conceito de entropia diferencial reversível
e integrar nos processos relevantes.
Passo 2
No plano
–
o ciclo de Carnot reversível aparece como um retângulo:
- Dois ramos horizontais (isotermas) a temperaturas constantes
(expansão) e (compressão), em que varia. - Dois ramos verticais (adiabatias reversíveis) em que
permanece constante e varia de para e de volta.
O sentido do ciclo é horário:
. Isoterma quente a : aumenta de a .
. Adiabática: cai de a a .
. Isoterma fria a : decresce de a .
. Adiabática: sobe de a a .
Passo 3
Para o aquecimento de água de
(
) a
(
), em que assumimos
constante,
Com
e
,
Passo 4
Para a fusão reversível de gelo a
(
) e
,atm,
Com
e
,
Resposta
a) No plano
–
o ciclo de Carnot forma um retângulo: horizontais em
e
(isotermas) e verticais em
const. (adiabatias), percorrido no sentido horário.
b)
c)
b)
c)