Um gás ideal se expande para ocupar um espaço que estava vazio em um recipiente de paredes rígidas. Isso acarreta. Marque a alternativa correta.
Um aumento de pressão
Uma variação de temperatura
Uma mudança de fase.
Uma diminuição da energia interna
Uma variação de entropia
Um aumento de pressão
Uma variação de temperatura
Uma mudança de fase.
Uma diminuição da energia interna
Uma variação de entropia
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão juntos! A pergunta fala sobre a expansão de um gás ideal em um recipiente com paredes rígidas. Estamos no tema de Termodinâmica, especificamente sobre as propriedades dos gases durante processos de expansão. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos como energia interna, entropia e as leis dos gases ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar no que significa “gás ideal”. Um gás ideal é um modelo que facilita os cálculos, assumindo que as moléculas não têm volume e não interagem entre si, exceto em colisões perfeitamente elásticas.
Passo 3
Agora, o gás está se expandindo para ocupar um espaço que estava vazio. Como as paredes são rígidas, o volume total do recipiente não muda, mas o gás ocupa mais espaço dentro dele. Esse tipo de expansão, onde o gás se expande sem realizar trabalho e sem troca de calor com o ambiente, é conhecido como expansão livre.
Passo 4
Vamos analisar o efeito dessa expansão na pressão. Segundo a lei dos gases ideais $ PV = nRT $, se o gás se expande e o volume aumenta, mantendo a temperatura constante, a pressão diminui. Então, não é um aumento de pressão.
Passo 5
Sobre a temperatura, como a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura e nenhum trabalho é feito nem calor é trocado, a temperatura permanece constante. Portanto, não há variação de temperatura.
Passo 6
Quanto à energia interna, para um gás ideal na expansão livre, a energia interna não muda porque depende apenas da temperatura, que também está constante. Assim, não tem uma diminuição da energia interna.
Passo 7
Por último, vamos falar sobre entropia. Entropia é uma medida da desordem do sistema. Na expansão livre, o gás ocupa um volume maior, aumentando as possíveis microestados, ou seja, a desordem do sistema aumenta. Portanto, há uma variação (aumento) da entropia.
Resposta
A alternativa correta é “Uma variação de entropia”.