Um sistema sofre um processo no qual a variação de sua entropia é +2,41 JK^-1. Durante o processo, 1,00 kJ 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 +2,41 JK^-1. Durante esse processo, foi fornecido 1,00 kJ 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 ( De) 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:
De
onde Qrev é o calor trocado reversivelmente e T é a temperatura.

Passo 4

No nosso caso, o calor fornecido ao sistema é Q = 1,00 kJ = 1000 J, e a temperatura é T = 500 K. Vamos calcular a variação da entropia esperada para um processo reversível:
De

Passo 5

Contudo, a variação real da entropia do sistema é +2,41 JK^-1, que é maior que a variação calculada para um processo reversível ( 2,00 JK^-1).

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 De De, concluímos que o processo não é termodinamicamente reversível.

Resposta

Não, o processo não é termodinamicamente reversível.

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