4- 88 g de
inicialmente a 2 atm e
expande-se isobaricamente até atingir temperatura de
. Calcule o w, q,
e
Suniv nos seguintes casos: Considere que o recipiente encontra-se em um termostáto a temperatura de
.
a) Expansão reversível; b) expansão contra uma pressão externa constante de 2 atm
Dados:
. Considere que o
tem comportamento ideal.
a) Expansão reversível; b) expansão contra uma pressão externa constante de 2 atm
Passo 1
O enunciado diz que
g de
(massa molar
g mol
, logo
mol) estão inicialmente a
atm e
K. O gás expande-se isobaricamente até
K. Temos
cal mol
K
e comportamento ideal. Queremos
,
,
,
e
em (a) expansão reversível e (b) expansão contra
atm constante.
Passo 2
Calcular
. Para gás ideal
com
cal mol
K
e
K.
Passo 3
Trabalho
.
(a) reversível isobárico:
(a) reversível isobárico:
(b) irreversível contra
atm constante:
Passo 4
Calor
. Pela primeira lei
ou diretamente
.
Passo 5
Entropia do sistema
. Para gás ideal entre estados 1 e 2
Aqui
, logo
Passo 6
Entropia dos arredores
. O reservatório está a
K, e recebe
:
Passo 7
Entropia total
:
Resposta
Para ambos os casos (a) expansão reversível e (b) expansão contra pressão externa constante:
cal;
cal;
cal;
cal/K;
cal/K.