233_METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006

Prévia do material em texto

METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
219
2. Processos isentrópicos.
Em Termodinâmica, chama-se processo reversível àquela transformação, puramente
conceitual, que se verifica através de sucessivos estados de equilíbrio, todos muito próximos.
As transformações reversíveis são também chamadas de quase-estáticas. O termo reversível é
usado por se aceitar a hipótese de reverter a evolução de tais transformações termodinâmicas
a qualquer momento. 
Em um processo reversível, uma variação infinitesimal do calor trocado com o meio
(dχ), sob uma dada temperatura (T), corresponde a uma mudança na entropia (ds) do sistema.
Analiticamente, para a unidade de massa de um sistema, objeto de uma transformação termo-
dinâmica reversível, tem-se:
dχ = Tds. (VI.2.1)
A relação VI.2.1 mostra que os processos reversíveis, em que não se verifiquem trocas
de calor entre o sistema e o ambiente (processos adiabáticos), são necessariamente isentrópi-
cos (ds = 0). Quando a transformação que sofre o sistema não é reversível (como efetivamente
acontece com os fenômenos naturais), então:
dχ < Tds. (VI.2.2)
O Segundo Princípio da Termodinâmica é analiticamente descrito pela combinação das
duas equações precedentes, ou seja:
dχ ≤ Tds. (VI.2.3)
onde dχ e ds são variações de calor e entropia referentes à unidade de massa do sistema, res-
pectivamente.
A entropia é uma função de estado, como são a temperatura, a pressão e a energia
interna. O sinal < , em VI.2.3 traduz o fato físico de ser mais fácil consumir energia do que re-
cuperá-la. A entropia também pode ser associada ao grau de organização (do Universo, por
exemplo): o incremento de entropia implica o aumento da desordem (Peixoto, 1969). 
Rigorosamente falando, não são conhecidos processos reversíveis na Natureza (de um
modo geral, nos processos físicos naturais dχ < Tds). No entanto, no caso específico de inte-
resse à Meteorologia, inúmeras transformações sofridas pelo ar são tratadas como reversíveis
no âmbito das atividades práticas, sem que isso provoque erros acentuados. De fato, tais
transformações constituem processos quase-reversíveis. Salienta-se, ainda, que, sendo o ar
um mau condutor de calor, pode-se também aceitar a natureza adiabática de alguns dos pro-
cessos termodinâmicos que se verificam na atmosfera. Oportunamente esse aspecto será no-
vamente abordado.
3. Combinação dos Primeiro e Segundo Princípios da Termodinâmica.
O estudo do comportamento termodinâmico de processos reais é, em geral, muito difícil,