Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia

Produzido por Leonardo de Bem
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Teoria

Fala aí, bem vindo ao RespondeAí! Nessa página vamos tratar da Segunda Lei da Termodinâmica e tentar entender as características da Entropia a partir da interpretação da segunda lei da termodinâmica.

Segunda Lei da Termodinâmica

Em Termodinâmica aprendemos sobre como mudanças de temperatura e o calor podem alterar o estado de um sistema de diversas formas diferentes, e a Segunda Lei da Termodinâmica, nos ensina que:

  • Existem processos que acontecem em um único sentido e são irreversíveis, porque o calor é transferido espontaneamente do corpo com maior temperatura para o corpo de menor temperatura;
  • Sempre existe perda de energia em forma de calor.

Essas são as duas principais características que definem a segunda lei da termodinâmica, e são utilizadas para derivarmos outros conceitos, como por exemplo a ideia de entropia.

Entropia

Mais importante que saber a definição de entropia, é saber do que ela se trata.

A entropia é uma variável de estado de um sistema. Essa variável tenta medir o nível de desordem do sistema, e pela tendência natural do calor de caminhar apenas em uma direção e gerar processos irreversíveis, podemos dizer que a entropia sempre aumenta com o tempo. Por isso dizemos que ela sempre é um valor que é positiva ou igual a zero.

Um bom exemplo para ter em mente é pensar em um sistema sendo aquecido, imagina que eu peguei um cubo de gelo, e aqueci ele até virar vapor, podemos dizer que houve um aumento da entropia desse sistema devido a adição de calor ao sistema.

Uma maneira de visualizar isso é pensar no modelo organizacional do sistema, conforme a figura:

Sólidos tem menor entropia, e por isso vemos uma estrutura molecular mais organizada, com a adição de calor no sistema, transformamos a substância em gás, e aumentamos a entropia do sistema.
Sólidos tem menor entropia, e por isso vemos uma estrutura molecular mais organizada, com a adição de calor no sistema, transformamos a substância em gás, e aumentamos a entropia do sistema.

A variação de entropia do sistema, é uma função de estado e por isso não depende do caminho que o sistema tomou para chegar em certo estado, ou seja, só precisamos do valor do estado inicial e do valor do estado final do sistema para calcular a variação de entropia de um sistema.

Fórmulas

Quando falamos de Segunda Lei da Termodinâmica e de Entropia, tem algumas fómulas interessantes que devemos saber, como por exemplo, a fórmula de rendimento:

Sendo:

  • o rendimento
  • o calor fornecido pela fonte de calor
  • o calor não transformado em trabalho

Essa equação sempre vai ter como resultado um valor entre e , e nunca em uma situação real alcançaremos 100% de rendimento.

E a fórmula de entropia:

E variação de entropia:

Exercícios

Acompanhe a resolução de um dos nossos exercícios de Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia, feita pelos nossos Experts especialmente para você:

Em um experimento do laboratório, um cilindro de de alumínio a º é colocado em contato térmico com de água a º dentro de um calorímetro (considere o calorímetro ideal, isto é, capacidade térmica nula e isolamento perfeito.)

Considere: º; áº

  • Qual é a temperatura de equilíbrio?
  • Quais são as variações de entropia do cilindro de alumínio, da água e do sistema alumínio-água?

Entropia

Fórmulas

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