3. QUESTÃO (forneca os resultados em Joules) ( 2,5 pontos)
Um mol de
, considerado um gás ideal, com
, passa de um estado inicial de atm e
a um estado final de 1 atm e
. Dois processos, cada um constituido de duas etapas, podem ser utilizados:
Processo A. O gás expande adiabaticamente e reversivelmente até sua temperatura atingir
e a pressão de
. A seguir sofre uma transformaçăo reversivel e isotérmica até o estado final.
Processo B. O gás expande livremente num tubo termicamente isolado e evacuado. A seguir é resfriado bruscamente sem que haja alteraçäo de volume. (T meio externo
). Calcule PARA CADA ETAPA E PARA CADA PROCESSO
sistema,
meio externo e
universo.
Processo A. O gás expande adiabaticamente e reversivelmente até sua temperatura atingir
Processo B. O gás expande livremente num tubo termicamente isolado e evacuado. A seguir é resfriado bruscamente sem que haja alteraçäo de volume. (T meio externo
Passo 1
O enunciado pede para calcular, em cada etapa de dois processos (A e B) que levam um mol de
de
a
, as variações de entropia do sistema
, do meio externo
e do universo
. Trata-se de gás ideal com
e, portanto,
.
Passo 2
Processo A – Etapa
: expansão adiabatica reversível de
até
.
Como é adiabática e reversível,
Como é adiabática e reversível,
logo
Passo 3
Processo A – Etapa
: transformação isotérmica reversível a
, de
,atm a
,atm.
Pelo gás ideal, a
constante, então
Pelo gás ideal,
Nesse processo reversível
e
Passo 4
Processo B – Etapa
: expansão livre (irreversível) em volume dobrado, a
constante (
,
). Para gás ideal
Como não há troca de calor com o meio,
Passo 5
Processo B – Etapa
: resfriamento irreversível a volume constante de
até
, com meio externo a
.
Para o sistema,
Para o sistema,
O calor perdido pelo sistema é
logo o meio externo absorve
,J a
,K, de onde
Portanto
Resposta
Processo A
– Etapa :
.
– Etapa :
.
– Etapa
– Etapa
Processo B
– Etapa :
– Etapa :
– Etapa
– Etapa