Um sistema passa por um processo entre dois estados fixos; primeiramente, de modo reversível e, em seguida, de modo irreversível. Em qual das duas situações a variação da entropia é maior? Por quê?

Reversibilidade e a irreversibilidade de processos:

Temos que um processo reversível é definido como um processo que pode ser revertido sem deixar qualquer vestígio no ambiente. Ou seja, o sistema e o ambiente retornam a seus estados iniciais no final do processo inverso. Isso somente será possível se a troca líquida de calor e a realização de trabalho entre o sistema e o ambiente for zero para o processo combinado (original e inverso). Esses processos são apenas idealizados, logo, todos os processos que ocorrem na natureza são irreversíveis.

Os processos que não são reversíveis são denominados processos irreversíveis, entretanto, é preciso ressaltar que um sistema pode ser restaurado ao seu estado inicial depois de um processo, independentemente de o processo ser ou não reversível. Mas, no caso de processos reversíveis, essa restauração é feita sem deixar nenhuma variação líquida na vizinhança, ao passo que, no caso dos processos irreversíveis, a vizinhança geralmente exerce algum trabalho sobre o sistema e, portanto, não volta ao seu estado original.

Entropia:

A entropia pode ser vista como uma medida da desordem molecular ou da aleatoriedade molecular.

A variação da entropia de um sistema durante um processo pode ser determinada pela integração da seguinte equação, entre os estados inicial e final:

Ficando:

Aqui devemos levar em conta que a entropia é uma propriedade e, assim como todas as outras propriedades, ela tem valores fixos em estados fixos.

Desse modo, a variação da entropia ∆S entre dois estados especificados é a mesma (como mostra a figura), independentemente da trajetória (reversível ou irreversível) que é seguida durante um processo.