Aula 4 Fundamentos de reatores

Disciplina: Fundamentos de reatores
Professor: Nazareno Braga
Aula 4 – Termodinâmica: 2ª e 3ª lei
Algumas coisas ocorrem naturalmente, outras não.
Exemplos: Água flui montanha abaixo naturalmente; devemos bombeá-la para montanha acima. Envelhecemos com as reações químicas; não ficamos jovens.
Declínio é algo natural; construção não é natural e precisa ser executada.
O que determina a direção natural de uma mudança. O que leva uma reação simples até os produtos.

Entropia
A 1ª lei nos diz somente quanta energia é transferida em uma reação. Nada revela sobre as condições necessárias para que ela ocorra, nem porque segue uma direção particular. Porque algumas reações têm tendência de acontecer e outras não? Por que as coisas acontecem?
Mudança espontânea
O termo técnico para uma mudança natural é uma mudança espontânea, que é uma mudança que tende a ocorrer sem a necessidade de ser induzida por uma influência externa.
Um exemplo simples é o resfriamento de um bloco de metal quente a temperatura de suas vizinhanças.
Mudanças não espontâneas podem ser induzidas em uma direção não natural.
Exemplos: passar uma corrente elétrica sobre um bloco metálico para aumentar sua temperatura.
A entropia e a desordem
Uma idéia simples responde por toda mudança espontânea: energia e matéria tendem a se tornar mais desordenadas.
Em termodinâmica, a medida da desordem é a entropia, S. Baixa entropia significa pequena desordem; alta entropia significa grande desordem.
Precisamos expressar esse conceito de entropia quantitativamente.
Essa é uma maneira de exprimir a segunda lei da termodinâmica. A direção natural do universo – ou, mais prosaicamente, um pequeno sistema isolado do universo, tal como uma garrafa térmica isolada – é ir da ordem para a desordem, da menor para a maior entropia.
A entropia pode ser calculada:

(1)
Onde é a energia transferida como calor e é a temperatura. O subíndice em representa que a energia foi transferida reversivelmente. Para uma transferência