avaliação 1 grupo 1

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Primeira avaliação 
de Termodinâmica 
Aplicada - 
Grupo 1 
 
 
 
Disciplina: IT352 – Termodinâmica Aplicada – T02 
Discentes: Débora Valério Caride – 201602046-4 
Geovani Soares da Cruz – 201602011-1 
Leonardo Jean da Silva Thomaz – 201602022-7 
Docente: André de Almeida 
 
 
 
Seropédica, 22 de Março de 2021 
1. Questão 1 
Por definição, a 1ª Lei da Termodinâmica é a lei de conservação de energia. “A energia 
não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma em outra, ou seja, 
a quantidade de energia total permanece constante”. 
Em um sistema fechado, indo de um estado de equilíbrio para outro, onde o trabalho é a 
única interação com o ambiente é possível a aplicação da 1ª Lei da Termodinâmica. Essa 
lei estabelece que a energia total do sistema não sofra alteração, ou seja, é constante. Se 
houver alguma alteração na Energia, provavelmente ela foi transformada em outra, seja 
em trabalho, energia potencial, entre outras, mas nunca será perdida. 
A 1ª Lei da Termodinâmica também nos mostra que um sistema recebe energia na forma 
de calor Q, o que envolve a Energia Interna. Quando se deseja aumentar a Energia Interna 
(ΔU), aumenta-se o calor dado ao sistema, ou para realizar Trabalho (W) sobre o meio 
externo. 
Para entendermos a Energia Interna, é necessário saber a definição de variação de 
Energia. Sendo assim, um trabalho realizado por um sistema adiabático entre estados 
inicial e final iguais não depende do processo, mas dos estados em que se encontram, isso 
mostra que há uma variação de alguma propriedade do sistema. Essa propriedade é 
chamada de Energia, e quando há uma variação em seu estado, é definida como: 
E2 - E1 = -W ad 
1.1. Energia Interna 
A Energia Total de um sistema inclui a Energia Cinética, a potencial, gravitacional e 
qualquer outra forma de energia (pode ser em uma bola, bateria, etc). Todas essas energias 
são chamadas de Energia Interna (U). 
1.2. Princípio da Conservação de Energia em Sistemas Fechados 
Em sistemas fechados pode haver uma interação entre o sistema e a vizinhança, de modo 
que não são definidos como um trabalho. Na maioria das vezes isso ocorre quando se 
trata de um gás ou um líquido em um recipiente fechado, em que esteja em contato com 
a chama, e esta esteja em uma temperatura maior que a do conteúdo do recipiente. Essa é 
uma interação de calor, e esse processo pode ser definido como não adiabático, onde há 
uma troca de energia com o ambiente. É dado pela fórmula: 
E2 – E1 = -W + Q 
(Lei da Conservação da Energia para um sistema fechado) 
De acordo com a experiência de Joule, a mesma foi realizada por meio de vários testes, 
mostrando uma incerteza absoluta no termômetro utilizado. Além disso, ele mostrou que 
o calor podia ser transformado em trabalho mecânico, assim como o mecânico em calor. 
Essa conversão de energia mostra que parte da mesma se perde na forma de calor e se 
dispersa no universo, podendo ser reaproveitada por outro sistema, porém, a energia não 
reaproveitada é degradada. 
2. Questão 2 
Antes de entrarmos de fato no postulado de Clausius devemos, primeiro, definir os 
conceitos a respeito da entropia. Existe muita divergência e equívocos na explicação da 
entropia no meio científico e isso ocorre devido ao contexto histórico e uma má escolha 
de nomenclaturas que foi mantida até os dias de hoje, porém, não é o intuito deste texto 
entrar nos percalços históricos, nosso intuito será expor a entropia pelo o que ela é, uma 
quantidade estatística. 
Quando dizemos que a entropia é uma quantidade estatística, queremos dizer que ela 
conta o número de maneiras nas quais podemos arranjar os átomos de uma substância e 
isso, por sua vez é um resultado estatístico. Precisamos entender o conceito de 
macroestado e microestado de um sistema que são respectivamente uma “visão” geral do 
sistema e uma visão mais específica do sistema, que engloba o número de possibilidades 
de arranjos para que se mantenha o macro estado como por exemplo um conjunto de 36 
moedas, teremos as faces caras e coroas em um macro estado de 35 faces caras e uma 
coroa teríamos o microestado w=36, já em um macroestado de 33 moedas caras e 3 
moedas coroas teríamos um microestado w=7140 sendo w= entropia. Sabendo que no 
caso de sistemas mais complexos nos quais 2 ou mais sistemas interagem em um outro 
sistema teremos que S= k log w. 
Com toda essa análise da entropia quanto quantidade estatística somada ao princípio da 
reversibilidade das leis físicas chegamos ao raciocínio que processos em que a entropia 
do sistema diminui estatisticamente são impossíveis de acontecer, pois isso violaria o 
princípio da reversibilidade das leis físicas. Com isso chegamos à segunda lei da 
termodinâmica, a entropia de um sistema isolado nunca pode diminuir com o passar do 
tempo. 
Agora, sabendo que temperatura é a agitação de moléculas, sabemos que quanto maior a 
temperatura, maior a agitação das moléculas e maior a possibilidade de arranjo dos 
átomos do sistema, com isso, maior a entropia. Portanto, com tudo que foi exposto, é 
impossível um corpo com menos temperatura, menos agitação das moléculas e menos 
entropia transferir calor para um outro corpo com mais entropia, pois, assim, o corpo mais 
frio iria para um estado de menor entropia o que seria impossível fisicamente. 
3. Questão 3 
Para avaliar a pertinência da afirmação deve-se primeiro entender os conceitos de 
reversibilidade e irreversibilidade: Um processo reversível, para um sistema, é definido 
como aquele que, tendo ocorrido, pode retornar ao seu estado inicial sem que haja 
notoriedade dos processos anteriores e intermediários advindos, já em um processo 
irreversível a condição inicial do sistema não pode ser reestabelecida, uma vez que houve 
qualquer tipo de alteração, de qualquer ordem e/ou natureza. 
Dito isso, e de posse da afirmação de que a variação de entropia pode ser calculada a 
partir da integral de 𝛿𝑄/𝑇 para processos reversíveis e irreversíveis onde Q relaciona-se 
a energia transferida na forma de calor ou retirada durante um processo e T refere-se a 
temperatura e pode-se então avaliar a pertinência da afirmação. 
Se considerarmos a expansão livre de um gás ideal, as condições intermediárias não 
podem ser mostradas porque não estão em equilíbrio, em um sistema fechado por 
exemplo o gás preenche todo volume do sistema ao passo que há variações imprevisíveis 
para os valores de temperatura, pressão e volume e, em consequência disso não é possível 
esboçar uma trajetória pressão/volume para a expansão livre desse gás. 
De modo semelhante, se a entropia é uma função de estado, ou seja, depende 
exclusivamente dos estados inicial e final de um processo, quando se substitui a expansão 
livre irreversível por um processo reversível que ligue os mesmos estados, é possível 
então esboçar um caminho entre os dois estados para encontrar uma relação entre Q e T. 
Desse modo, para calcular a entropia para um sistema irreversível pode-se substituir esse 
processo por qualquer processo reversível que conecte os mesmos pontos inicial e final. 
Em outras palavras, pode-se dizer que o cálculo de entropia de sistemas irreversíveis a 
partir da equação estudada é válido quando a um processo irreversível atribui-se a 
condição de reversibilidade interna e imaginária entre os estados termodinâmicos 
especificados; como os processos de transferência de calor isotérmicos são internamente 
reversíveis, sua variação de entropia pode ser calculada a partir da equação apresentada. 
 
4. Referências 
PASSOS, Júlio César. Os experimentos de Joule e a primeira Lei da Termodinâmica. 
Disponível em: <https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-
11172009000300013> Acesso em: 20. Mar. 2021. 
SONNTAG, Richard Edwin. Fundamentos da termodinâmica. 6.ed. Edgard Blucher 
LTDA. Disponível em: <https://docero.com.br/doc/15sv1e>. Acesso em: 19. Mar. 2021. 
RODRIGUEZ,Oscar Maurício Hernandez. Entropia e segunda Lei da 
Termodinâmica. Disponível em: 
<https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/2166002/LOB1019/Fisica2.Cap20Entrop
ia.TERCEIRAAVALIACA0.pdf>. Acesso em: 19. Mar. 2021. 
 
DÁRIO, Evandro Rodrigo. Entropia. Disponível em: 
<http://joinville.ifsc.edu.br/~evandro.dario/Termodin%C3%A2mica/Aulas%20-
%20slides/Terceira%20Avalia%C3%A7%C3%A3o/Termodin%C3%A2mica%20-
%20Aula%2016%20-%20Entropia.pdf>. Acesso em: 18. Mar. 2021.