14 g de
passa do estado
atm e
) para o estado
e
) através dos processos descritos abaixo:
a) Expansão isotérmica reversível
Calcule o
do sistema, da vizinhança e do universo. Conclua usando esses resultados sobre a espontaneidade ou não dos processos.
a) Expansão isotérmica reversível
Calcule o
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos 14 g de
que estão passando de um estado inicial com temperatura
, pressão
e volume
para um estado final onde o volume dobra, ou seja,
. Esse processo é uma expansão isotérmica reversível, então a temperatura permanece constante. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre entropia, para calcular as variações de entropia do sistema, da vizinhança e do universo.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de
. Sabendo que a massa molar do
é aproximadamente
:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia do sistema (
). Para uma expansão isotérmica reversível, a fórmula é:
Sabemos que
, então:
Passo 4
Para a variação de entropia da vizinhança (
), considerando que o processo é reversível e isotérmico, a quantidade de calor trocada com a vizinhança é igual ao trabalho realizado pelo sistema. A variação de entropia da vizinhança será o negativo da variação do sistema:
Passo 5
Finalmente, a variação de entropia do universo (
) é a soma das variações do sistema e da vizinhança:
Resposta
A variação de entropia do sistema é
, da vizinhança é
e do universo é
. Como a entropia do universo não muda, o processo é reversível e está em equilíbrio, não ocorrendo espontaneidade.