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Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick - Capítulo 20.Problemas Adicionais - Ex. 63

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Um ciclo de três etapas é executado reversivelmente por 4 m o l s de um gás ideal:

  1. Uma expansão adiabática que dá ao gás 2 vezes o volume inicial;
  2. Um processo a volume constante,
  3. Uma compressão isotérmica de volta ao estado inicial do gás.

Não sabemos se o gás é monoatômico ou diatômico; se for diatômico, não sabemos se as moléculas estão girando ou oscilando. Qual é a variação de entropia

  1. Para o ciclo,
  2. Para o processo 1 ;
  3. Para o processo 3 e
  4. Para o processo 2 .

Passo 1

Olá pessoal, tudo bem? Vamos treinar um pouco de entropia no ciclo?

Para um ciclo, a variação de entropia é sempre zero. Sendo assim:

Δ S c i c l o = Δ S 1 + Δ S 2 + Δ S 3 = 0

Passo 2

Bom, agora partimos para a variação de entropia para cada processo: primeiro o adiabático. Como não temos troca de calor com o meio, a variação de entropia é nula:

Δ S 1 = 0

Passo 3

O processo 3 é isotérmico, sendo assim, a variação da entropia é:

Δ S 3 = n R ln ⁡ ( V 1 / V 3 )

Sabemos que V 3 = V 2 pois temos o processo a volume constante. E sabemos que V 2 é o dobro de V 1 .

Assim a variaçãod e entropia vai ser:

Δ S 3 = 4.8,31 . ln ⁡ 1 / 2 = - 23,04 J / K

Passo 4

Agora para determinar a variação de entropia do processo 2 , vai lá no passo um e dá uma olhada de novo na variação de entropia do ciclo.

Ela não é zero? Ou seja, a soma de todas as variações dos processos individuais tem que ser zero, certo?

Assim que vou calcular Δ S 2 !

Δ S c i c l o = Δ S 1 + Δ S 2 + Δ S 3 = 0

0 + Δ S 2 - 23,04 = 0

Δ S 2 = + 23,04 J / K

Resposta

( a ) 0

( b ) 0

c - 23,04 J / K

d + 23,04 J / K

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