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TERMODINÂMICA I

CAPÍTULO 6 - ENTROPIA

Até este ponto nosso estudo de Entropia tem se restringido aos sistemas que percorrem um ciclo. Neste capítulo serão introduzidos meios para analisar processos não cíclicos. Energia e Entropia são conceitos abstratos. O conceito de energia á mais familiar e de uso diário, enquanto o conceito de Entropia raramente aparece em publicações diárias e menos ainda nos aspectos quantitativos.

6.1 - Inequação de Clausius. (Desigualdade de Clausius).

A desigualdade de Clausius é aplicada a qualquer ciclo, independente do corpo ou dos corpos dos quais o ciclo recebe ou rejeita calor. A desigualdade de Clausius fornece as bases para a introdução de duas idéias instrumentais para a avaliação quantitativa de sistemas fechados ou volumes de controle, de uma perspectiva da 2a. lei da termodinâmica: a propriedade ENTROPIA e o conceito de PRODUÇÃO DE ENTROPIA. A desigualdade de Clausius estabelece que

onde representa o calor transferido em uma parte da fronteira (boundary) do sistema, durante uma porção do ciclo e T é a temperatura absoluta daquela parte da fronteira. O subscrito “b” serve para lembrar que o integrado é avaliado na fronteira (boundary) do sistema que executa o ciclo. O símbolo significa que a integral precisa ser avaliada em toda a fronteira e no ciclo completo. A igualdade se aplica quando não há irreversibilidades internas e a desigualdade quando há irreversibilidades internas.

Ilustração usada para mostrar a desigualdade de Clausius. Sistema recebe Q em uma fronteira a T e realiza um trabalho W.

Para garantir que o calor recebido do Reservatório Térmico não está associado a irreversibilidades, supor um ciclo reversível entre o sistema e o reservatório térmico. Este Ciclo recebe do reservatório térmico e fornece Q ao sistema realizando um trabalho . Pela definição da escala Kelvin de Temperatura temos

Um balanço de energia para o sistema combinado