ENTROPIA Processos Reversíveis e Irreversíveis Entropia

Apresentação em tema: "ENTROPIA Processos Reversíveis e Irreversíveis Entropia"— Transcrição da apresentação:

1 ENTROPIA Processos Reversíveis e Irreversíveis Entropia
Entropia de um Gas Ideal Variação de Entropia para Processos Reversíveis Variação de Entropia para Processos Inrreversíveis

2 ENTROPIA A entropia de um sistema (S) é uma variável termodinâmica
associada com a Segunda Lei da Termodinâmica e diretamente relacionada com a irreversibilidade.

3 Os sistemas isolados tendem à desordem e a entropia é uma medida dessa desordem
No universo todos os processos tendem a degradar a energia, tornando-a indisponível para a realização de trabalho. Sendo Assim,define-se entropia como sendo o grau de desordem de um sistema. A entropia de um sistema tende sempre a aumentar, ou seja, sua capacidade de realizar trabalho diminui!!

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 Variação da Entropia em Processos reversíveis
Num processo reversível, a variação de entropia dS devida à transferência de uma quantidade infinitesimal de calor dQ à temperatura (absoluta) T é dada por: Para variações finitas, quando o sistema termodinâmico é levado de um estado de equilíbrio A para outro estado de equilíbrio B ao longo de uma transformação reversível, a variação de entropia pode ser determinada por integração de dS:

15 ENTROPIA DE UM GÁS IDEAL
A Entropia é uma função de estado, a sua variação quando o sistema passa de um para outro estado depende somente desses estados, e não dos processo pela qual ocorre a passagem. ENTROPIA DE UM GÁS IDEAL Vamos calcular a variação de entropia de um gás ideal que passe de um estado de equilíbrio caracterizado por ( Ti ,Vi ) para outro estado de equilíbrio ( Tf , Vf ) através dum processo reversível quase-estático .

16 Pela Primeira Lei Temos:
A equação acima não pode ser integrada se não soubermos com T varia com V. Dividindo os dois membros da equação por T, vem

17 Variação de Entropia em Diversos Processos
Admitindo que CV é constante, temos: ΔS depende apenas dos estados inicial e final e não do caminho entre eles ⇔ a entropia é uma função de estado Variação de Entropia em Diversos Processos ΔS na expansão Isotérmica de um Gás Ideal

18 “ Num Processo Reversível, a variação de entropia
A variação de entropia do gás é Q/T. Como a mesma quantia de calor abandona A fonte térmica, a variação de entropia da fonte de calor é –Q/T. A variação líquida de entropia do gás mais a da fonte é nula. “ Num Processo Reversível, a variação de entropia Do universo é Nula.” b) Variação da entropia no ciclo de Carnot Num ciclo de Carnot, a transferência de calor ocorre apenas nas duas transformações isotérmicas

19 c)

20

21 Variação de Entropia em Processos Irreversíveis
A definição de ΔS dada anteriormente só é válida para processos reversíveis. No entanto, como a entropia é uma variável de estado, a sua variação só depende dos estados final e inicial Assim, para um sistema que efetue um processo irreversível entre dois estados de equilíbrio, é possível determinar a sua variação de entropia a partir da expressão anterior, calculando-a para qualquer caminho reversível que ligue esses dois estados reversível entre os mesmo estado inicial e final. d) ΔS na Expansão Livre de um Gás uma caixa isolada termicamente é dividida por uma membrana em dois compartimentos iguais, de volume Vi . Inicialmente, só um dos compartimentos está ocupado por n moles de um gás ideal à temperatura T. A membrana é retirada e o gás expande-se rapidamente, ocupando os dois compartimentos. Qual é a variação de entropia?

22 Trata-se de uma expansão livre adiabática, na qual Q = 0, W = 0 e ΔEint = 0 . O sistema passa por vários estados de não-equilíbrio até chegar ao estado final (de equilíbrio). Num diagrama PV para este processo só é possível representar Vf = 2Vi , Pf = ½Pi e Tf = Ti.

23 No entanto, admitindo que se pode passar do estado inicial para o
final através de um processo isotérmico quase-estático reversível: “ Num processo Irreversível, a Entropia de Universo sempre aumenta”

24 e) ΔS em processo isobárico
Quando uma substância é aquecida de T1 até T2 a pressão constante, o calor Absorvido é dado por: Podemos imaginar uma troca térmica reversível se dispusermos de um grande Número de reservatórios de calor, com temperaturas que vão de T1 a T2, Variando muito pouco se passar de um reservatório para outro. Assim teremos Uma troca de calor aproximadamente isotérmica e o processo aprosimadamente Reversível.

25 f) ΔS na condução de calor de um reservatório para outro
A condução de calor de um corpo quente para outro frio é um processo irreversível. Imaginemos que uma quantidade de calor Q seja conduzida de um reservatório Quente a temperatura Th, pra um reservatório frio, a temperatura Tc. O estado de cada reservatório é determinado exclusivamente pela temperatura e pela energia Interna. A variação de entropia de um reservatório de calor provocada por uma troca Térmica não depende da troca ser ou não reversível. Assim:

26 Os processos reais seguem um sentido preferencial
É o Segundo Princípio da Termodinâmica que determina as direções em que ocorrem os fenómenos naturais Formulação alternativa do segundo princípio da termodinâmica Enunciado de Clausius da segunda Lei da Termodinâmica: “O calor não flúi espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente” Bomba de calor impossível É impossível existir uma bomba de calor ou frigorífico (refrigerador) que absorve calor de um reservatório frio e transfere uma quantidade de calor equivalente para um reservatório quente sem a realização de trabalho viola essa formulação do Segundo Princípio da Termodinâmica

27 FIM