Exercício 06: Quatro quilogramas de um gás ideal está inicialmente a
e 150 kPa em um recipiente rígido. Calor é adicionado até que a pressão alcance 900 kPa . Determine a variação de entropia se o gás
b) Nitrogênio.
b) Nitrogênio.
Passo 1
O enunciado nos dá um recipiente rígido contendo
de gás ideal (nitrogênio), inicialmente a
e
. Adiciona-se calor até que a pressão atinja
. Como o volume é constante, trata-se de um aquecimento isocórico. Para determinar a variação de entropia
, vamos usar as propriedades do gás ideal e a relação entre temperatura e pressão em processo isocórico, além da expressão de
para gás ideal de calores específicos constantes.
Passo 2
Convertendo a temperatura inicial para Kelvin e calculando a temperatura final via
constante (volume fixo):
Em isocórico vale
Em isocórico vale
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Passo 3
Obtemos as propriedades do nitrogênio (tratado como gás diatômico de calores constantes):
– Massa molar .
– Constante universal .
– Constante específica
– Massa molar
– Constante universal
– Constante específica
Para gás diatômico aproximamos
e
Passo 4
A variação de entropia de um gás ideal com calores específicos constantes é
Como o volume é constante,
, restando
Passo 5
Substituindo os valores numéricos:
Calculando a razão de temperaturas e o logaritmo:
,
.
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