Certa quantidade de gás nitrogênio expande adiabaticamente contra uma pressão externa constante de
. Inicialmente o gás se encontra na temperatura de
e ocupando
sob
atm. Calcule a variação de entropia sofrida pelo gás durante o processo.
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão irreversível adiabática de uma certa massa de
, inicialmente em
,
e
, contra pressão externa constante
. O gás pode ser tratado como ideal e adiabático irreversível implica
mas
. Para achar
usamos um caminho reversível entre os mesmos estados inicial e final e a fórmula de entropia de gás ideal
Precisamos, portanto, achar
,
e
.
Passo 2
Calculamos a quantidade de mols
a partir de
Convertendo unidades,
,
,
,
. Logo
Passo 3
Como o processo é adiabático e irreversível (
), vale
Além disso, no estado final de equilíbrio interna-external,
e
Substituindo em
obtém-se
Com
,
e
, obtemos
Passo 4
Agora
segue de
Passo 5
Com
,
,
,
e
em mãos, calculamos
Numericamente,
logo
Resposta
A variação de entropia do gás é aproximadamente