Exercícios Resolvidos de Variação da Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

Uma amostra isolada termicamente de um gás ideal a uma temperatura fixa é confinada à metade de um recipiente por uma membrana impermeável. A outra metade do contêiner está em vácuo. A membrana é então perfurada e é permitido ao gás expandir-se livremente e dobrar seu volume como mostrado. Qual das seguintes afirmações é verdadeira em relação a essa situação?

A) O processo é reversível

B) Este é um processo isotérmico

C) A entropia do gás diminui

D) A energia interna do gás deve diminuir

E) A temperatura do gás diminui para metade do seu valor original

Passo 1

Esse exemplo é chamado de expansão livre. Como o sistema está isolado termicamente Q = 0 e como as paredes são rígidas, não é feito trabalho sobre o sistema. Logo, sua energia térmica é constante e, também, sua temperatura.

Esse processo é fora do equilíbrio e, portanto, não podemos usar P V = n R T durante o processo, mas somente nos estados iniciais e finais do sistema (não tem um linha ligando os pontos no diagrama PV). Como o volume aumentou e T é constante, temos uma pressão final menor. Já que eles são inversamente proporcionais.

Então, a resposta é (b).

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Resposta

Alternativa (b).

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