TD –Segundo princípio da Termodinâmica

Existem muitas formas de abordagem do segundo princípio da termodinâmica. A mais simples consiste em definir a função entropia e trabalhar em cima dela. Não é muito católico, mas serve como um bom ponto de partida. Mais tarde, outros roteiros poderão ser explorados. Antes, porém, algumas considerações devem ser feitas.

O primeiro princípio é uma lei que impõe a conservação da energia. A energia não pode ser criada nem destruída. O segundo princípio é uma lei restritiva. A entropia nos processos espontâneos não pode ser destruída, apenas criada. Com isso, ela divide os processos em espontâneos e não espontâneos. Por exemplo, se uma bola for colocada numa rampa, ela descerá espontaneamente criando entropia no processo. O processo oposto não acontece sem ajuda. Alguém, ou um dispositivo, deve empurrar a bola rampa acima. Por isso, é um processo não espontâneo, destruidor de entropia. 

Na fronteira entre estes dois, estão os processos reversíveis. Por exemplo, uma bola colocada num plano horizontal é um exemplo de processo reversível. Basta um leve sopro para a bola se movimentar superlentamente numa direção. Basta um leve sopro na direção oposta para a bola se mover na direção oposta também superlentamente. Os processos reversíveis são, portanto, processos superlentos.  Por isso, os processos reversíveis são conhecidos como quase estático.

Agora, o segundo princípio pode ser explorado. Definindo a entropia pela expressão

dS = dq/T

Nesta expressão, dq é o calor efetivamente trocado entre o sistema e a sua vizinhança e T é a temperatura absoluta.A temperatura absoluta é sempre positiva, Nos processos espontâneos, onde a entropia é criada

dS = dq/T  é maior do que 0

   

Nos processos espontâneos nos quais a entropia é destruída

dS = dq/T  é menor do que 0
   

Nos processos reversíveis onde a entropia não pode ser criada e nem destruída

dS = dq/T = 0

A interpretação fica mais fácil se as desigualdades forem eliminadas

dS = dq/T + dq'/T = 0

Nesta expressão, dq' é o que Clausius chamou de calor não compensado. A primeira parcela é entropia trocada entre o sistema e a vizinhança. A segunda parcela é a entropia criada ou destruída no sistema. Observando esta relação, chega-se à conclusão de que, para os processos espontâneos, o calor não compensado de Clausius deve ser sempre positivo.