Processos Irreversíveis e Entropia

Prévia do material em texto

Aula 06 
Entropia e a 2ª Lei da 
Termodinâmica 
Processos Irreversíveis e Entropia 
O caráter unidirecional e a irreversibilidade é tão universal que a 
aceitamos como perfeitamente natural. 
Se um desse processos ocorresse espontaneamente no 
sentido inverso, ficaríamos perplexos. 
Processos Unidirecionais: 
Seta do Tempo 
Ovo quebrado, uma pizza assada, 
explosão do milho de pipoca, etc. 
Processos irreversíveis que não podem ser desfeitos através 
de pequenas mudanças no ambiente. 
Entretanto, nenhum destes processos “no sentido errado” 
violaria a lei da conservação de energia. 
Processos Irreversíveis e Entropia 
Dessa forma, não são as mudanças de energia em um sistema 
fechado que determinam o sentido dos processos irreversíveis. 
A entropia é uma grandeza que mensura o grau de irreversibilidade 
de um sistema, geralmente associada ao grau de desordem de um 
sistema termodinâmico. 
Entropia: S (unidade no SI: J/K) 
Se um processo irreversível ocorre em um sistema fechado, 
a entropia S do sistema sempre aumenta. 
Variação de Entropia 
Existem duas formas de definir a variação de entropia de um sistema: 
1) Em termos da temperatura do sistema e da energia que o sistema 
ganha ou perde na forma de calor. 
2) Contando as diferentes formas de distribuir os átomos ou 
moléculas que compõem o sistema. 
Variação de Entropia: 
Nesse curso, veremos a utilização da 1ª escolha: 
Variação de Entropia 
Vamos considerar uma expansão 
livre de um gás ideal: 
A pressão e volume são propriedades 
de estado, ou seja, são propriedades 
que dependem apenas do estado do gás 
e não da forma como ele chegou a esse 
estado. 
Temperatura, energia e entropia 
também são propriedades de estado. 
Processo Irreversível 
Variação de Entropia 
Expansão Livre: 
(Processo Irreversível) 
Processo Isotérmico: 
(Reversível) 
Substituição 
Então: 
Variação de Entropia 
Para determinar ΔS em um processo irreversível que ocorre em um 
sistema fechado, substituímos esse processo por qualquer outro 
processo reversível que ligue os mesmos estados inicial e final e 
calculamos ΔS para esse processo reversível. 
Quando ΔT de um sistema é pequena em relação à temperatura 
antes e depois do processo, ΔS é dada aproximadamente por: 
A Entropia como Função de Estado 
Vamos considerar um Processo Reversível: 
( 1ª Lei ) 
Válido para qualquer processo 
reversível que leve o gás 
do estado i para o estado f. 
Exercício 1: 
 
Suponha que 1,0 mol de nitrogênio 
esteja confinado no lado esquerdo do 
recipiente da figura ao lado. A válvula 
é aberta e o volume do gás dobra. 
Qual é a variação de entropia do gás 
para esse processo irreversível? Trate 
o gás como sendo ideal. 
Exercício 2: 
 
A figura mostra dois blocos de cobre iguais de massa m = 1,5 kg; o 
bloco E, a uma temperatura TiE = 60 ºC e o bloco D a uma 
temperatura TiD = 20 ºC. Os blocos estão em uma caixa isolada 
termicamente e estão separados por uma divisória isolante. Quando 
removemos a divisória os blocos atingem, depois de algum tempo, 
uma temperatura de equilíbrio Tf = 40 ºC. Qual é a variação líquida da 
entropia do sistema dos dois blocos durante esse processo 
irreversível? O calor específico do cobre é 386 J/kg.K. 
2ª Lei da Termodinâmica 
2ª Lei da Termodinâmica: 
Se um processo ocorre em um sistema fechado, a entropia do 
sistema aumenta para processos irreversíveis e permanece 
constante para processos reversíveis. A entropia nunca diminui. 
Se consideramos apenas o gás, 
o sistema não é fechado. 
Sistema fechado: 
gás + fonte de calor 
Processo Isotérmico (Reversível): 
	Aula 06�Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica
	Processos Irreversíveis e Entropia
	Processos Irreversíveis e Entropia
	Variação de Entropia
	Variação de Entropia
	Variação de Entropia
	Variação de Entropia
	A Entropia como Função de Estado
	Número do slide 9
	Número do slide 10
	2ª Lei da Termodinâmica