Considere a expansão livre de um gás que tem, inicialmente,
de gás nitrogênio e que está confinado em um volume de
. Quando a barreira é retirada, o gás se expande para preencher o novo volume de
. Qual é a mudança de entropia do gás? (Dado:
)
Passo 1
O enunciado descreve uma expansão livre de um gás ideal de nitrogênio com
mol que ocupa inicialmente
e, após a remoção de uma barreira, expande-se para
. O conteúdo é termodinâmica: queremos a variação de entropia
entre esses dois estados.
Passo 2
Em expansão livre de um gás ideal não há troca de calor nem trabalho de pressão, de modo que a temperatura permanece constante. Como entropia é função de estado, podemos imaginar um processo isotérmico reversível entre os mesmos volumes, para o qual vale
Passo 3
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 4
Calculando numericamente: