O documento discute três tópicos principais: 1) a irreversibilidade de processos como expansão não resistida e transferência de calor a grandes diferenças de temperatura, 2) a desigualdade de Clausius que verifica a conversão de calor em trabalho em ciclos térmicos, e 3) a definição de entropia como uma medida da desordem de um sistema e sua relação com processos reversíveis e irreversíveis.

1. 7 – ENTROPIA Profa. Eliana
Franco

2. IRREVERSIBILIDADES
Se nenhum motor térmico aproveita 100% do calor a ele
fornecido e se nenhum refrigerador funciona sem consumir
trabalho, então, que máquina térmica teria o melhor
desempenho?
Uma máquina que opere segundo o ciclo de Carnot, essa é
a resposta. O ciclo de Carnot é uma sequência teórica de
processos reversíveis (ideais).

3. IRREVERSIBILIDADES
As três principais causas de irreversibilidades são:
 o atrito,
 a expansão não resistida e a
 transferência de calor a diferenças grandes de temperatura.

4. IRREVERSIBILIDADES
EXPANSÃO NÃO RESISTIDA
Retirando-se o peso de cima do prato, o gás se expande
rapidamente e com pouca resistência, pois a parte do
cilindro, do outro lado do êmbolo, está evacuada.
O trabalho realizado pelo gás é muito pequeno, apenas o
suficiente para elevar o prato.
Para o gás voltar ao estado 1, o peso deverá ser colocado
novamente sobre o prato, de forma que o êmbolo possa
comprimir o gás. Essa compressão 2-1 demanda um
trabalho realizado pela vizinhança muito grande, pois o
deslocamento do prato ocorre com o peso em cima dele.
Em outras palavras, a vizinhança despende mais trabalho
para fazer o gás retornar ao estado inicial do que aquele que
ela recebe na primeira etapa do ciclo (vestígios na
vizinhança). O gás voltou ao estado inicial, mas a vizinhança
não. Por isso, uma expansão pouco resistida é um processo
irreversível.
Expansão livre é um processo irreversível.

5. IRREVERSIBILIDADES
EXPANSÃO NÃO RESISTIDA
 A expansão de um gás é um processo reversível apenas quando as pressões em
cada lado do êmbolo diferem de um infinitésimo.
 Nos motores reais, isso não ocorre. Por exemplo, em um motor automotivo, logo
após a explosão do combustível, a diferença de pressão ΔP entre a câmara de
combustão e o exterior do cilindro é cerca de 20 atm. Esse valor é enorme e, por
isso, ele gera muitas irreversibilidades e uma redução no rendimento térmico do
motor.
 Por outro lado, é justamente o alto valor de ΔP que proporciona mais rotação ao
motor e mais velocidade ao carro.

6. DESIGUALDADE DE CLAUSIUS
Clausius propôs a seguinte inequação para verificar se é em um
determinado ciclo térmico é possível converter calor em trabalho:
0
T
Q
= 0 para um ciclo reversível
< 0 existem irreversibilidades internas ao ciclo (processo não reve
> 0 impossível (violaria a segunda lei da termodinâmica)

T
Q

7. ENTROPIA
De forma bem qualitativa, vamos identificar entropia como desordem. Se
compararmos a matéria e a energia num gás com a matéria e a energia
num cristal, vemos que a entropia é alta num gás e baixa num cristal: o
gás é mais desordenado.
Fonte: http://cejarj.cecierj.edu.br/pdf_mod2/CN/Uni05_Mod2_Fis.pdf
A entropia (S) é a variável de estado de um sistema que permite
representar o caráter unidirecional dos processos espontâneos e
demonstrar porque certos processos são possíveis enquanto outros não
são.

8. ENTROPIA
Por definição, entropia é:
Ou de forma integrada:
..)( REVINT
T
Q
ds


..
2
112
REVINTT
Q
SS  







Como entropia é uma propriedade, a variação de entropia de uma substância, ao ir de um estado a
outro, é a mesma para todos os processos tanto reversíveis como irreversíveis, entre estes dois
estados. As equações acima permite obter a variação de entropia somente através de um caminho
reversível. Entretanto, uma vez determinada, essa variação será a mesma para qualquer processo
entre esses estados.

9. VARIAÇÃO DE
ENTROPIA EM
PROCESSOS
REVERSÍVEISConsidere como sistema o fluido de
trabalho de um motor térmico que opera
segundo o ciclo de Carnot
1º Processo (1 para 2) : T constante,
reversível:
A área abaixo da linha 1-2-b-a-1 representa o calor
transferido ao fluido durante esse processo a T
constante.
2º Processo (2 para 3) : Adiabático reversível:
Processo com
entropia constante
S=cte
∆S=0
Processo Isentrópico

10. 3º Processo (3 para 4) : Isotérmico
reversível
 Calor é rejeitado (QL -); ∆S
–
 A área abaixo da linha 3-4,
representa o calor
transferido do fluido de
trabalho ao reservatório de
baixa temperatura, QL.
4º Processo (4 para 1) : Isotérmico reversível
Como em um ciclo
∆U=0.:
Q=W
Logo, a área 1-2-3-4-1
representa o trabalho
líquido = calor líquido.

11. ANÁLISE DO RENDIMENTO
MOTOR TÉRMICO
TH ƞ
Aumenta
Aumenta
TL ƞ
Diminui
Aumenta
Se TL tende a zero,
o rendimento tende a
100%

12. Se o ciclo for
invertido temos um
refrigerador!
Motor Refrigerado
r

13. DÚVIDAS
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