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Exercícios Resolvidos de Variação da Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

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Enunciado

Uma barra de metal é conectada entre um reservatório quente e um reservatório frio. Devido a diferença entre os reservatórios, ocorre uma transferência de energia em forma de calor entre eles. Desprezando a variação de entropia da barra de metal, o que podemos dizer sobre o processo de variação de entropia do reservatório quente ( Δ S Q ), do reservatório frio ( Δ S F ) e do Universo ( Δ S U )?

(a) Irreversível, Δ S Q > Δ S F ,   Δ S U > 0

(b) Reversível, Δ S Q = Δ S F ,   Δ S = 0

(c) Irreversível, Δ S Q = Δ S F , Δ S U > 0

(d) Reversível, Δ S Q > Δ S F ,   Δ S U = 0

(e) Irreversível Δ S Q < Δ S F ,   Δ S U > 0

Passo 1

Nossa intuição diz que o calor tem que fluir naturalmente da fonte quente para a fonte fria. Para o contrário acontecer seria necessário realizar trabalho sobre o sistema, logo esse processo é irreversível.

Como o processo é irreversível temos que

Δ S U > 0

Passo 2

Como a fonte quente cede calor a sua variação de entropia é negativa. Já a fonte fria recebe calor, logo a sua variação de entropia é positiva. Assim

Δ S Q < Δ S F

Resposta

(e)

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