22a) Determine a variação de entropia do sistema nos dois processos. Resp: De
22b) Determine a variação de entropia do universo para os dois processos comparando-os.
Resp: De

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos duas partes: na primeira (22a), precisamos determinar a variação de entropia do sistema em dois processos diferentes. Na segunda parte (22b), vamos analisar como essa variação afeta a entropia do universo, comparando os dois processos. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados à entropia e às transformações gasosas. Vamos precisar lembrar da fórmula da variação de entropia para processos isobáricos ou isocóricos e entender como aplicá-la nesses casos.

Passo 2

Primeiro, vamos focar na parte 22a, onde precisamos encontrar a variação de entropia do sistema para os dois processos. A entropia é uma medida da desordem ou do grau de aleatoriedade de um sistema. Quando um sistema sofre uma transformação, a variação de entropia pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
De
Aqui:
  • é a variação de entropia,
  • é o número de mols,
  • é a constante dos gases,
  • é o volume final,
  • é o volume inicial.
Essa fórmula assume que estamos lidando com um processo isotérmico (temperatura constante) para um gás ideal.

Passo 3

Agora, aplicando essa fórmula aos dois processos mencionados na questão:
  1. Processo I:
    • Volume inicial: De
    • Volume final: De
    Substituindo na fórmula:
  2. Processo II:
    • Volume inicial:
    • Volume final:
    Da mesma forma:

Passo 4

Perceba que, para ambos os processos I e II, a variação de entropia do sistema é a mesma porque a relação entre os volumes inicial e final é a mesma. Isso significa que, mesmo que os processos sejam diferentes em outros aspectos, a variação de entropia depende apenas dessa relação de volumes quando a temperatura é constante.

Passo 5

Agora, vamos para a parte 22b, onde precisamos determinar a variação de entropia do universo para os dois processos e compará-los. A entropia do universo é a soma das entropias do sistema e dos arredores. Em processos reversíveis, a variação total da entropia do universo é zero, enquanto em processos irreversíveis, ela é positiva.

Passo 6

Para o Processo J (que pode ser um processo reversível):
De
Isso ocorre porque, em processos reversíveis, a entropia do sistema aumenta e a dos arredores diminui de forma que a variação total é nula.

Passo 7

Para o Processo II (possivelmente um processo irreversível):
De
Aqui, a entropia do universo aumenta, indicando que o processo é irreversível. Esse aumento é igual à variação de entropia do sistema porque os arredores não compensam esse aumento, resultando em uma entropia total maior.

Resposta

A variação de entropia do sistema nos dois processos é dada por:
De
E a variação de entropia do universo para os dois processos é:
De

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