Entropia e a segunda lei da termodinâmica

Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica

Processos reversíveis e irreversíveis

Um processo é reversível quando pode parti do estado final e alcançar o estado inicial usando os mesmos micro-estados que utilizou para alcançar o estado final.
Consideremos um sistema em equilíbrio, e apenas nessas circunstâncias podemos caracterizar um estado termodinâmico e, nesse estado podemos atribuir valores para as funções termodinâmicas de estado tais como temperatura, pressão, energia interna, e etc. Quando um sistema sofre variações através de absorção de calor ou trabalho, ele sai momentaneamente do estado de equilíbrio, e depois de certo tempo de relaxação encontra outro estado de equilíbrio.

Entropia

A entropia é uma grandeza termodinâmica que aparece geralmente associada de um sistema termodinâmico. Em acordo com a segunda lei da termodinâmica, trabalho pode ser completamente convertido em calor, e por tal em energia térmica, mas energia térmica não pode ser completamente convertida em trabalho Com a entropia procura-se mensurar a parcela de energia que não pode mais ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas.
A parcela de energia interna de um sistema em seu equilíbrio termodinâmico que não pode mais ser convertida em trabalho à temperatura de equilíbrio pode ser determinada pelo produto da entropia S pela temperatura absoluta T do sistema no respectivo estado, encontrando-se disponível à execução de trabalho por tal apenas a parcela da energia interna U em consideração. A parcela de energia interna F que pode ser convertida em trabalho, assim como a entropia, é uma função de estado do sistema, e por tal dá origem a um potencial termodinâmico: a energia livre de Helmholtz do sistema em consideração.
Por definição, entropia é

Ou de forma integrada

Variação de entropia

A variação de entropia, em processos isotérmicos de sistemas não isolados termicamente, pode determinar-se facilmente. Por exemplo, a