Calcule a variação de entropia do sistema, da vizinhança e a total quando o volume de uma amostra de 21 g argônio a 298 K e 1,5 bar aumenta de
até
, (a) em uma expansão isotérmica reversível, (b) em uma expansão isotérmica irreversível contra uma pressão externa nula; (c) em uma expansão adiabática irreversível. {R. (a)
(gás)
viz
(b)
(gás)
viz
total
(c)
gás
viz
total
Passo 1
O enunciado pede a variação de entropia do sistema (gás de argônio), da vizinhança e a total quando um gás ideal monatomic de massa
g passa de
d
a
d
a
K em três processos distintos:
(a) transformação isotérmica reversível,
(b) transformação isotérmica irreversível contra pressão externa nula,
(c) transformação adiabática irreversível.
Para resolver vamos usar que para um gás ideal
(a) transformação isotérmica reversível,
(b) transformação isotérmica irreversível contra pressão externa nula,
(c) transformação adiabática irreversível.
Para resolver vamos usar que para um gás ideal
e que
é função de estado, logo depende apenas dos estados inicial e final.
Passo 2
Calcular o número de mols de argônio. A massa molar do argônio é aproximadamente
g/mol, logo
O valor de
é
J mo
¹
¹.
Passo 3
(a) Em expansão isotérmica reversível, o calor trocado é
A variação de entropia do gás é
Numericamente, usando os valores dados, obtém-se aproximadamente
J/K.
Passo 4
Ainda em (a), a vizinhança troca calor
, logo
Como é reversível, a entropia total
.
Passo 5
(b) Em expansão isotérmica irreversível contra
(expansão livre), a entropia do sistema, sendo variável de estado, é a mesma do caso reversível:
Por não haver troca de calor com a vizinhança
, tem-se
Passo 6
(c) Em expansão adiabática irreversível não há troca de calor
, logo
Neste exercício admite-se que a variação de entropia do gás também é zero, ou seja, nenhuma variação de temperatura interna ou caminho reversível é considerado, resultando
Resposta
(a)
J/K,
J/K.
(b) J/K,
J/K,
J/K.
(c) J/K,
J/K,
J/K.
(b)
(c)