Um sistema sofre um processo no qual a variação de sua entropia é
. Durante o processo,
de calor é fornecido ao sistema a 500 K . O processo é termodinamicamente reversível? Justifique a conclusão. R: Não
Passo 1
Vamos resumir o problema: temos um sistema cujo aumento de entropia é de
. Durante esse processo, foi fornecido
de calor ao sistema a uma temperatura de 500 K. Queremos saber se esse processo é termodinamicamente reversível. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de entropia, processos reversíveis e irreversíveis, além das relações termodinâmicas que conectam essas ideias.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. A entropia é uma medida da desordem ou da aleatoriedade em um sistema. Em processos termodinâmicos, a variação da entropia (
) nos ajuda a entender se um processo é reversível ou não.
Passo 3
Em um processo reversível, a variação total da entropia do universo (sistema mais arredores) é zero. Isso significa que a entropia do sistema aumenta exatamente pelo que a entropia dos arredores diminui. A fórmula para a variação da entropia em um processo reversível é:
onde
é o calor trocado reversivelmente e
é a temperatura.
Passo 4
No nosso caso, o calor fornecido ao sistema é
, e a temperatura é
. Vamos calcular a variação da entropia esperada para um processo reversível:
Passo 5
Contudo, a variação real da entropia do sistema é
, que é maior que a variação calculada para um processo reversível (
).
Passo 6
A diferença entre a variação real da entropia e a variação para um processo reversível indica que houve aumento adicional na desordem, o que está associado a processos irreversíveis. Em processos irreversíveis, a variação da entropia do sistema é maior do que a quantidade de calor fornecido dividido pela temperatura.
Passo 7
Portanto, como
, concluímos que o processo não é termodinamicamente reversível.
Resposta
Não, o processo não é termodinamicamente reversível.