Calcular o aumento de entropia quando
de um gás perfeito monoatômico, com
, é aquecido de 300 K até 600 K e simultaneamente se expande de 30,0 L a
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o aumento de entropia quando 1 mol de um gás perfeito monoatômico é aquecido de 300 K para 600 K e, ao mesmo tempo, se expande de 30 L para 50 L. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre entropia em processos que envolvem aquecimento e expansão de gases. Vamos precisar das fórmulas para a variação de entropia em processos a pressão constante e expansão isotérmica, além do valor da constante dos gases, que aqui é R = 12,93 J/K.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que a entropia geral do processo que envolve aquecimento e expansão simultânea não é tão direta. Mas, pra facilitar, podemos separar o processo em duas etapas: primeiro, aquecer o gás mantendo o volume constante, e depois expandir o gás isotermicamente (mantendo a temperatura constante). A soma das variações de entropia dessas duas etapas vai nos dar o aumento total de entropia.
Passo 3
Vamos começar com a primeira etapa: aquecer o gás de 300 K a 600 K a volume constante. A variação de entropia para um processo a volume constante é dada pela fórmula:
Aqui,
é a capacidade calorífica a volume constante. Para um gás monoatômico, sabemos que
. Então, substituindo os valores:
Passo 4
Agora, vamos para a segunda etapa: expandir o gás de 30 L para 50 L a temperatura constante de 600 K. A variação de entropia para um processo isotérmico é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, vamos somar as duas variações de entropia para obter a variação total:
Passo 6
Substituindo o valor de R = 12,93 J/K:
Calculando cada termo:
Então:
Resposta
O aumento de entropia é aproximadamente 6,85 J/K.
Exercícios relacionados
Café | Vinho | Água do mar | |
---|---|---|---|
|
|
I |
|
|
II |
|
III |
Meio | IV | V | básico |
As informações que completam corretamente as lacunas I a V na tabela são, respectivamente:
a) I: ; II:
; III:
; IV: ácido; V: ácido
b) I: ; II:
; III:
: ácido; V: ácido
c) I: ; II:
; III:
; IV: básico; V: ácido
d) I: ; II:
; III:
: ácido; V: básico
e) I: ; II:
; III:
; IV: ácido; V: básico
a) I:
b) I:
c) I:
d) I:
e) I:
Esse processo pode ser descrito por:
Uma amostra de chuva, contendo exclusivamente ácido sulfúrico (
), mostrou uma concentração de
.
O pH da referida chuva é de:
a) 1 .
b) 2 .
c) 4 .
d) 5 .
e) 6 .
O pH da referida chuva é de:
a) 1 .
b) 2 .
c) 4 .
d) 5 .
e) 6 .
Calcular a variação de entropia quando 50 g de água a
são despejados sobre 100 g de água a
, num vaso termicamente isolado. Sabe-se que
. R:
Um sistema sofre um processo no qual a variação de sua entropia é
. Durante o processo,
de calor é fornecido ao sistema a 500 K . O processo é termodinamicamente reversível? Justifique a conclusão. R: Não