Em uma expansão isotérmica reversível de um gás ideal a 300 K de 1 L para 10 L , com pressão inicial de 20,27 bar, calcule
para todos os sistemas envolvidos (sistema + vizinhanças).
Passo 1
Beleza, olha só o que o exercício está pedindo: “Em uma expansão isotérmica reversível de um gás ideal a 300 K, de 1 L para 10 L, com pressão inicial de 20,27 bar, calcule ΔS para o sistema e para as vizinhanças.”
Conteúdo da matéria: termodinâmica – entropia de um gás ideal em processo reversível.
O que vamos precisar:
Conteúdo da matéria: termodinâmica – entropia de um gás ideal em processo reversível.
O que vamos precisar:
- Equação de estado dos gases ideais
para achar a quantidade de matéria . - Definição de entropia para processo reversível
. - No caso isotérmico de gás ideal,
e . - Fórmula fechada
.
Passo 2
Primeiro a gente calcula quantos mols de gás tem ali no começo.
Usamos .
Usamos
Então
Passo 3
Agora a entropia do sistema. Numa expansão isotérmica e reversível de gás ideal vale
Como
,
Passo 4
Para as vizinhanças (vizinhanças = “arredores”, ou “ambiente”) usamos
Em processo isotérmico de gás ideal,
implica
.
E o trabalho reversível é
E o trabalho reversível é
Logo
Assim
Passo 5
Entropia total (sistema + vizinhanças) em processo reversível:
Resposta
ΔS do sistema = +15,6 J/K
ΔS das vizinhanças = –15,6 J/K
ΔS total = 0 J/K
ΔS das vizinhanças = –15,6 J/K
ΔS total = 0 J/K