Considere
mols de um gás ideal submetido a um ciclo de Carnot. Considere
o menor volume assumido pelo gás durante o ciclo e
o maior. Qual a variação total de entropia do gás?
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Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre um gás ideal que passa por um ciclo de Carnot. Queremos descobrir qual é a variação total da entropia desse gás durante todo o ciclo. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especificamente sobre ciclos termodinâmicos e entropia. Vamos ver passo a passo como chegar na resposta!
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um ciclo de Carnot. É um ciclo termodinâmico ideal que é reversível e serve como referência para a eficiência máxima que uma máquina térmica pode ter. Um ciclo de Carnot tem quatro etapas: duas isotérmicas (temperatura constante) e duas adiabáticas (sem troca de calor).
Passo 3
Agora, vamos falar sobre entropia. Entropia é uma medida da desordem do sistema, ou mais tecnicamente, uma medida da quantidade de energia que não pode ser usada para realizar trabalho. Em processos reversíveis, como o ciclo de Carnot, a variação total de entropia do sistema mais o ambiente é zero.
Passo 4
Como o ciclo de Carnot é reversível, isso significa que ele não gera entropia líquida no sistema. Ou seja, a entropia perdida durante uma parte do ciclo é exatamente compensada pela entropia ganha em outra parte.
Passo 5
Aplicando isso ao nosso problema, como o gás completa um ciclo completo de Carnot, a variação total de entropia do gás ao final do ciclo será zero. Isso porque toda a desordem que o gás ganha em uma etapa é perdida em outra, mantendo a entropia total inalterada.
Resposta
A variação total de entropia do gás durante o ciclo de Carnot é
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