Quais são os valores das variações de entropia para o resfriamento de um mol de de 298 K até (líq) a se o processo é conduzido:
a) Reversivelmente.
b) Irreversivelmente, colocando-se a amostra em hidrogênio líquido a 13,96 K?
Dados: a
Passo 1
O enunciado pede a variação de entropia ao resfriar mol de de até a , usando (a ) e . Em termodinâmica, para um processo reversível de resfriamento e condensação, usamos
mas aqui o resfriamento termina em após a vaporização reversível. No caso irreversível (imersão em ), a entropia do sistema é caminho-independente e vale a mesma, mas a entropia do reservatório é calculada com .
Passo 2
Cálculo de no processo reversível. Há duas etapas: (i) resfriamento do gás de a
(ii) condensação a
Passo 3
Somando as duas contribuições obtemos a entropia do sistema no processo reversível:
Passo 4
Entropia do reservatório e universo no processo reversível. Como em um processo reversível , temos
Passo 5
Cálculo de no processo irreversível. Por ser função de estado, vale o mesmo valor:
Agora, o calor trocado pelo sistema é
Esse calor sai para o reservatório a Tsurr=13,96 K, então