Pedagogia

119 Termodinâmica I-cap. 6 ____________________________________________________________________

CAPÍTULO VI ENTROPIA Introdução – O primeiro princípio da termodinâmica ocupa-se do estudo da energia e da sua conservação. O segundo princípio vai levar-nos à definição de uma nova propriedade chamada entropia. Ao contrário do que acontece com a energia, a entropia não se conserva num sistema isolado, como à frente se verá. Na termodinâmica clássica (ou macroscópica) a entropia é definida à custa de uma operação matemática e, por isso, o seu significado físico é difícil de apreender à primeira vista. No entanto, começará a entender-se melhor o que é a entropia se estudarmos as suas aplicações aos processos mais vulgarmente utilizados em engenharia. É o que irá ser feito no decurso deste capítulo. Com o intuito de esclarecer um pouco melhor o significado físico da entropia iremos, também, fazer uma breve referência à definição estatística da entropia e ao terceiro princípio da termodinâmica. 6.1 – Desigualdade de Clausius
Fonte quente TF d’QF

Máq. térmica reversível

d’Wrev

d’Q

Sistema T

d’Wsis

Consideremos um dispositivo, como o que se representa na figura 6.1, constituido por uma fonte quente à temperatura absoluta TF que fornece a quantidade infinitésimal de energia d’QF, sob a forma de calor, a uma máquina térmica reversível. Durante um ciclo esta máquina realiza o trabalho d’Wrev e rejeita, para um sistema que se encontra momentaneamente à temperatura T, a quantidade de calor d’Q. Entretanto o sistema realiza o trabalho d’Wsis. Como o ciclo da máquina térmica é reversível, tendo em consideração a equação 5.12 que define a escala termodinâmica de temperatura, podemos escrever: d' Q F d' Q = TF T

Sistema composto pelo Sistema inicial + máq. térmica

Fig. 6.1 – O dispositivo usado para demonstrar a desigualdade de Clausius

(6.1)

Sabendo-se que o rendimento desta máquina reversível é η=1-T/TF o trabalho por ela realizado durante um ciclo