Avaliar a variação de entropia para
de gás ideal diatômico (
) na seguinte transformação:
. R.:
.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o problema está nos pedindo. Temos 1,0 mol de um gás ideal diatômico que passa de uma condição de temperatura e pressão inicial de
e 1 atm para uma condição final de
e 2 atm. O objetivo é calcular a variação de entropia (
) desse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a gases ideais e mudanças de estado.
Passo 2
Vamos começar convertendo as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que nas equações de termodinâmica usamos a escala Kelvin. A conversão é feita somando 273,15 à temperatura em Celsius.
Passo 3
Sabemos que a variação de entropia para um gás ideal pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a quantidade de mols, -
é a capacidade calorífica a volume constante, -
é a constante dos gases (aproximadamente 8,314 J/mol·K), -
e são as temperaturas inicial e final, -
e são os volumes inicial e final.
Passo 4
Para simplificar, podemos usar a relação dos gases ideais
para encontrar a relação entre os volumes:
Substituindo os valores conhecidos:
Passo 5
Agora, vamos calcular cada parte da variação de entropia:
Primeiro, a parte relacionada à temperatura:
Calculando o logaritmo natural:
Então:
Passo 6
Agora, a parte relacionada ao volume:
Calculando o logaritmo natural:
Então:
Passo 7
Finalmente, somamos as duas partes para encontrar a variação total de entropia:
Resposta
A variação de entropia para o processo descrito é aproximadamente
.