Exercícios Resolvidos de Variação da Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

A respeito de processos REVERSÍVEIS sofridos por um gás ideal, podemos afirmar que:

(a) Para uma mesma variação positiva de volume a variação de pressão do gás é maior, em módulo, em um processo adiabático do que em um isotérmico.

(b) A entropia do gás sempre aumenta, para qualquer processo reversível.

(c) A variação da energia interna do gás é sempre igual à soma do calor PERDIDO pelo gás com o trabalho REALIZADO por ele.

(d) Para uma mesma variação de temperatura o calor fornecido AO gás a volume constante é igual ao calor fornecido a pressão constante.

(e) É possível realizar um ciclo em que o trabalho realizado pelo gás não seja nulo, mas que o calor total trocado entre o gás e o sistema seja nulo.

Passo 1

Vamos analisar todas as alternativas!

(a) Para uma mesma variação positiva de volume a variação de pressão do gás é maior, em módulo, em um processo adiabático do que em um isotérmico.

Então, pra ver se essa alternativa é verdadeira ou falsa é mais fácil pensar nas curvas isotérmicas e adiabáticas. Dá uma olhada nesse gráfico:

As curvas adiabáticas são muito mais inclinadas. Então pra uma mesma variação de volume, a variação de pressão vai ser, em módulo, maior nos processo adiabático que no isotérmico. Alternativa verdadeira!

(b) A entropia do gás sempre aumenta, para qualquer processo reversível.

Em um processo reversível a variação de entropia total do sistema é sempre zero! Alternativa falsa.

(c) A variação da energia interna do gás é sempre igual à soma do calor PERDIDO pelo gás com o trabalho REALIZADO por ele.

Vamos lembrar da 1ᵃ Lei da Termodinâmica:

∆ U = Q - W

Nessa convenção, a variação de energia interna é igual ao calor recebido pelo gás menos o trabalho realizado PELO gás.

Para o calor cedido pelo gás, teremos:

∆ U = - Q - W

Então a alternativa é falsa! Preste atenção nas convenções.

(d) Para uma mesma variação de temperatura o calor fornecido AO gás a volume constante é igual ao calor fornecido a pressão constante.

Vamos lembrar a fórmula do calor fornecido a pressão e volume constante:

Q p = c p n ∆ T

Q v = c v n ∆ T

Como c p > c v , teremos Q p > Q v .

Alternativa falsa!

(e) É possível realizar um ciclo em que o trabalho realizado pelo gás não seja nulo, mas que o calor total trocado entre o gás e o sistema seja nulo.

Em um ciclo sempre teremos:

∆ U c i c l o = 0

E:

∆ U c i c l o = Q c i c l o - W c i c l o

0 = Q c i c l o - W c i c l o

Q c i c l o = W c i c l o

Então, se o trabalho for nulo, o calor trocado também deve ser nulo. Alternativa errada!

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Resposta

Letra A.

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