Suponha que um amigo the tenham contado sobre o seguinte evento extraordinário: um bloco de metal que pesa 500 g foi visto subindo espontaneamente da mesa em que repousava até uma altura de acima da mesa. Seu amigo declarou que o metal havia absorvido energla térmica da mesa, que fol então utilizada contra a atraçäo gravitacional para fazê-lo subir.
(b) esse processo viola a segunda lei da termodinâmica? Explique.

Passo 1

Então, vamos lá! A questão fala sobre um bloco de metal de 500 gramas que, de repente, sobe 1 centímetro da mesa. O amigo disse que isso aconteceu porque o metal absorveu energia térmica da mesa e usou essa energia para vencer a atração gravitacional. A pergunta é: esse processo viola a segunda lei da termodinâmica? Para resolver isso, a gente precisa entender o que diz a segunda lei da termodinâmica e analisar se a situação descrita está de acordo ou não com essa lei.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é a segunda lei da termodinâmica. Basicamente, ela estabelece que a entropia total de um sistema isolado nunca diminui; em outras palavras, a desordem ou a quantidade de energia inutilizável sempre tende a aumentar ou permanecer a mesma. Além disso, essa lei também implica que não é possível converter completamente o calor em trabalho sem que haja alguma forma de perda ou aumento de entropia.

Passo 3

Agora, pensando no nosso bloco de metal que sobe sozinho, ele está absorvendo energia térmica da mesa. Essa energia térmica é convertida em trabalho para vencer a força gravitacional, fazendo o bloco subir. À primeira vista, parece que estamos convertendo calor em trabalho, o que, de acordo com a segunda lei, não pode ser feito de forma 100% eficiente sem aumento de entropia.

Passo 4

Além disso, o fato de o bloco subir sozinho implica que está ocorrendo uma diminuição na energia potencial gravitacional do sistema sem uma fonte externa clara de energia. Isso poderia sugerir uma máquina de movimento perpétuo do segundo tipo, que tenta converter todo o calor em trabalho útil, algo que a segunda lei da termodinâmica proíbe.

Passo 5

Portanto, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, esse processo não deveria ocorrer. O bloco de metal não poderia subir sozinha apenas absorvendo energia térmica da mesa sem que houvesse algum tipo de aumento na entropia ou sem uma fonte adicional de energia. Isso violaria a segunda lei, pois estaríamos convertendo todo o calor em trabalho útil sem perdas, o que não é possível.

Resposta

Sim, esse processo viola a segunda lei da termodinâmica porque ele sugere a conversão completa de energia térmica em trabalho útil sem aumento de entropia, o que é impossível segundo essa lei.

Exercícios relacionados

Determine a probabilidade de todas as moléculas de um gás serem encontradas na metade de um recipiente quando o gás consistir de:
(a) 1 molécula.
Por que a entropia aumenta com a elevação da temperatura?
Assumindo que a capacidade calorifica de um gás ideal é constante com a temperatura dado por , calcule a variaçäo de entropia associada com o aumento de temperatura reversivelmente de um gás monoatômico ideal de C a C.
(b) a volume constante.