22a) Determine a variação de entropia do sistema nos dois processos. Resp:
22b) Determine a variação de entropia do universo para os dois processos comparando-os. Resp:
22b) Determine a variação de entropia do universo para os dois processos comparando-os. Resp:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A gente vai calcular a variação de entropia tanto do sistema quanto do universo em dois processos diferentes. Para isso, vamos precisar entender algumas fórmulas básicas de entropia e como aplicá-las em processos termodinâmicos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. Entropia é uma medida da desordem de um sistema. Quando um sistema sofre uma transformação, a entropia pode aumentar ou diminuir. Para processos reversíveis, a variação de entropia do universo é zero, e para processos irreversíveis, a entropia aumenta.
Passo 3
Vamos começar com a variação de entropia do sistema para os dois processos.
A fórmula básica para a variação de entropia (
) de um gás ideal durante uma expansão ou compressão isotérmica (temperatura constante) é:
Onde:
-
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais, -
é o volume final, -
é o volume inicial.
Passo 4
Aplicando essa fórmula aos dois processos:
- Processo 1 e 1: Ambos usam a mesma variação de entropia do sistema, então:
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de entropia do universo para os dois processos.
A variação de entropia do universo (
) é a soma da variação de entropia do sistema (
) e a variação de entropia dos arredores (
).
Para processos reversíveis:
Para processos irreversíveis:
Passo 6
Aplicando isso aos dois processos:
- Processo reversível (
):
- Processo irreversível (
):
Aqui,
representa o volume total final no processo irreversível.
Resposta
A variação de entropia do sistema nos dois processos é:
E a variação de entropia do universo para os dois processos é: