(FUNCERN/IFRN, Edital 05/2014) Tem-se um volume V1 de um gás monoatômico ideal, originalmente a uma temperatura de T1 e com pressão P1, que denominamos de estado 1. Submete-se esse volume de gás a três processos descritos abaixo, todos de forma reversível.
-
- Expansão isotérmica para
.
-
- Compressão isobárica.
-
- Compressão adiabática de volta para seu estado inicial.
Com relação à variação da entropia (
) em cada transformação citada acima (isotérmica, isobárica e adiabática), a opção correta é:
(a)
.
(b)
.
(c)
.
(d)
.
(a)
(b)
(c)
(d)
Passo 1
O enunciado descreve um gás monoatômico ideal que parte do estado 1
e passa, de forma reversível, por três processos:
: expansão isotérmica até
(a
);
: compressão isobárica (a
);
: compressão adiabática reversível de volta a
.
Queremos o sinal de em cada etapa.
Queremos o sinal de
Passo 2
Na transformação isotérmica
, a variação de entropia é
Logo,
.
Passo 3
Na compressão isobárica
, vale
Como
, basta ver que
para garantir
. Para isso usamos a adiabática reversível
, em que
e como a etapa
é isobárica
e
, obtém-se
Assim
e
, de modo que
.
Passo 4
Na compressão adiabática reversível
não há troca de calor, logo
Resposta
(b)
;
;
.