Calcule o trabalho realizado quando
de um gás ideal que ocupa um volume de
a
se expande isotérmica e reversivelmente de uma pressão de
contra uma pressão externa constante de
até que sua pressão atinja
. Calcule também
para esta mudança de estado.
Passo 1
Beleza, o enunciado tá pedindo o trabalho que um mol de gás ideal faz quando expande isotermicamente (temperatura fixa em 0 °C) contra uma pressão externa constante de 0,500 atm, saindo de 1,000 atm até igualar 0,500 atm, e também a variação de entropia ΔS desse processo.
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais, trabalho de expansão (irreversível contra P_ext constante) e entropia em transformação isotérmica. Vamos precisar da equação de estado , da fórmula
e de
.
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais, trabalho de expansão (irreversível contra P_ext constante) e entropia em transformação isotérmica. Vamos precisar da equação de estado
Passo 2
Calcular o volume inicial
e final
.
– Como o gás está a 0 °C ( K) e em
atm, usa-se
– Como o gás está a 0 °C (
– Quando a pressão interna do gás cai a 0,500 atm (que iguala a pressão externa), o volume final é
Passo 3
Como a expansão é contra pressão externa constante, o trabalho do sistema é
Substituindo:
Convertendo para joules (
):
Passo 4
Agora a variação de entropia do gás num processo isotérmico:
Como
,
Resposta
Trabalho:
Variação de entropia:
Variação de entropia: