Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 9
Um vaso rígido, com 0,06 m3 de volume, contém um gás ideal, Cv= (5/2)R, a 500 K e 1 bar.
(a) Se uma quantidade de calor igual a 15.000 J for transferida para o gás, determine a sua variação de entropia.
(b) Se o vaso possuir um agitador que gire acionado por um eixo de tal forma que seja realizada uma quantidade de trabalho de 15.000 J sobre o gás, qual é a variação da entropia do gás se o processo for adiabático? Qual é o ? Qual é o fator de irreversibilidade do processo?
Passo 1
Identificando cada uma das grandezas:
→ esse é a pressão inicial do sistema dada pelo enunciado e convertida para Pascal para efeito de cálculo
→ temperatura inicial
→ volume constante pois o vaso é rigído
No item (a) é dado o carlor fornecido ao gás
Passo 2
Conhecendo todas as grandezas iniciamos pela equação da primeira lei da termodin
ãmica que diz: , como o processo é a volume constante então o trabalho realizado sobre o gás é zero ficando:
, como a energia interna só depende da variação de temperatura chegamos em,
(1)
A equação (1) vai nós ajudar a descobrir a temperatura do gás depois de receber o calor, porém para isso necessitamos da quantidade de gás vai ser aquecida utilizando a equação do gás ideal:
Manipulando a equação (1) podemos encontrar a temperatura.
Conhecendo a temperatura final do gás, podemos encontrar a variação de entropia do mesmo por meio da equação:
→ variação de entropia a volume constante
Substituindo os valores chegamos,
Passo 3
Para o item (b), a variação de entropia do gás é a mesma, e a variação de entropia do amebiente é zero com isso:
Resposta
Item (a)
Item (b)