Um freezer hermético recebe 1,2 moles de ar a
e 1 atm . O ar é, então, refrigerado a
. Qual seria a variação da entropia do ar, em J/K, se a pressão for mantida constante durante a refrigeração? Utilize
. (Suponha que para o ar,
.)
Resposta:
Passo 1
O enunciado dá um freezer hermético recebendo
mol de ar (gás ideal) em
e 1 atm, que é resfriado até
em processo reversível à pressão constante. Precisamos calcular a variação de entropia
do ar. Vamos usar a teoria de entropia para gás ideal em pressão constante e relacionar
com
e
.
Passo 2
Em um processo reversível à pressão constante para um gás ideal, a variação de entropia é dada por:
onde
é o calor específico molar a pressão constante.
Passo 3
O calor específico molar a pressão constante
pode ser obtido a partir de
e
, pois
Substituindo
e
J/(mol·K) resulta em:
Passo 4
Convertendo as temperaturas para Kelvin, temos
K e
K. Calculamos a razão e o logaritmo natural:
Passo 5
Substituindo todos os valores na expressão de
, obtemos:
Isso indica uma queda de entropia, como esperado no resfriamento.
Resposta
(-4,11 \mathrm{J/K})