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Entropia
A entropia (do grego εντροπία, entropía) é uma grandeza termodinâmica associada ao
grau de desordem de um sistema macroscópico. Equivalentemente, mede a parte da
energia que não pode ser transformada em trabalho. É uma função de estado cujo valor
cresce durante um processo natural em um sistema fechado. A ideia surgiu no
seguimento de uma função criada por Clausius a partir de um processo cíclico
reversível. Em todo processo reversível a integral de curva de
só depende dos
estados inicial e final, independente do caminho seguido. Portanto deve existir uma
função de estado do sistema, S = f (P, V, T), chamada de entropia, cuja variação em um
processo reversível entre os estados inicial e final é:
A entropia física, em sua forma clássica é dada por:
ou, quando o processo é isotérmico:
onde S é a entropia,
a quantidade de calor trocado e T a temperatura em Kelvin.
O significado desta equação pode ser descrito, em linguagem corrente, da seguinte
forma:
Quando um sistema termodinâmico passa do estado 1 ao estado 2, a variação em
sua entropia é igual à variação da quantidade de calor dividido pela temperatura.
Esta grandeza permite definir a Segunda Lei da Termodinâmica. Assim, um processo
tende a dar-se de forma espontânea em único sentido. Por esses motivos, a entropia
também é chamada de flecha do tempo. A unidade de entropia no SI é designada por
J/K'.
A Segunda Lei da Termodinâmica, uma importante lei física determina que a entropia
total de um sistema termodinâmico isolado tende a aumentar com o tempo,
aproximando-se de um valor máximo. Duas importantes consequências disso são que o
calor não pode passar naturalmente de um corpo frio a um corpo quente, e que um
moto-contínuo, ou seja, um motor que produza trabalho infinitamente, sem perdas por
calor, seja impossível.
Não esqueça: A variação da entropia em qualquer ciclo é NULA !
∆S = ∆Q/ T
Alguns Exercícios de Fixação:
01.(UFC-2006.2 )
02. (UFC-2006.1) Analise as afirmações abaixo.
I. A variação de entropia do fluido operante num ciclo completo de uma máquina térmica
de Carnot é igual a Q1/T1.
II. O trabalho necessário para efetivar uma certa mudança de estado num sistema é
independente do caminho seguido pelo sistema, quando este evolui do estado inicial para o
estado final.
III. De acordo com a segunda Lei da Termodinâmica e de observações relativas aos
processos reversíveis e irreversíveis, conclui-se que as entropias inicial e final num
processo adiabático reversível são iguais e que, se o processo for adiabático irreversível, a
entropia final será maior que a inicial.
Com respeito às três afirmativas, é correto afirmar que:
A) apenas I é verdadeira.
B) apenas II é verdadeira.
C) apenas III é verdadeira.
D) apenas I e II são verdadeiras.
E) apenas II e III são verdadeiras.
03. (UFRN-2005) Observe atentamente o processo físico representado na seqüência de figuras
a seguir. Considere, para efeito de análise, que a casinha e a bomba constituem um sistema
físico fechado. Note que tal processo é iniciado na figura 1 e é concluído na figura 3.
Pode-se afirmar que, no final dessa seqüência, a ordem do sistema é :
a) maior que no início e, portanto, durante o processo representado, a entropia do sistema
diminui.
b) maior que no início e, portanto, durante o processo representado, a entropia do sistema
aumentou.
c) menor que no início e, portanto, o processo representado é reversível.
d) menor que no início e, portanto, o processo representado é irreversível.
04. (UFRS -2001) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no parágrafo
abaixo, na ordem em que elas aparecem.
A entropia de um sistema termodinâmico isolado nunca .......... : se o sistema sofre uma
transformação reversível, sua entropia .......... ; se o sistema sofre uma transformação
irreversível, sua entropia .......... .
a) aumenta - permanece constante - diminui
b) aumenta - diminui - permanece constante
c) diminui - aumenta - aumenta
d) diminui - permanece constante - aumenta
e) diminui - permanece constante - permanece constante
Gabarito:
01. C
02. C
03. A
04. D