Em um processo reversível, 3 moles de um gás ideal são comprimidos isotermicamente a
. Durante a compressão, um trabalho de 1.850 J é realizado sobre o gás. Qual é a variação de entropia do gás?
RESP:
RESP:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um processo reversível onde 3 moles de um gás ideal são comprimidos isotermicamente a 20,0°C. A gente precisa descobrir qual foi a variação de entropia desse gás durante a compressão. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a processos isotérmicos e entropia. Vamos precisar das fórmulas para trabalho em processos isotérmicos e para calcular a variação de entropia em processos reversíveis.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa compressão isotérmica. Isso quer dizer que a temperatura do gás se mantém constante durante todo o processo. Para um gás ideal, isso implica que a pressão e o volume vão variar de maneira que a temperatura não muda.
Passo 3
Como o processo é isotérmico e reversível, podemos usar a fórmula do trabalho realizado em uma compressão isotérmica:
Onde:
-
é o trabalho realizado sobre o gás (em J), -
é o número de moles do gás, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em Kelvin, -
e são os volumes final e inicial.
Mas vamos focar na variação de entropia, que para um processo reversível é dada por:
Onde
é o calor trocado de forma reversível.
Passo 4
Em um processo isotérmico de um gás ideal, a variação de energia interna
é zero, já que
e
. Então, pelo Primeiro Princípio da Termodinâmica:
Portanto, o calor trocado
é igual ao trabalho realizado
.
Passo 5
Já que
, podemos usar a equação da variação de entropia:
Vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin:
Passo 6
Agora, temos que o trabalho
e
. Substituindo na fórmula:
Resposta
A variação de entropia do gás é aproximadamente 6,31 J/K.
Exercícios relacionados
0 tanque cúbico central permanece em nível constante. O escoamento na calha de seção quadrada é
. O tanque menor tem
e enche totalmente em 5 segundos. Ao tanque central são conectados dois dutos um de 30 cm de diâmetro e outro de diâmetro desconhecido. Com base nessas informações deter
b) a vazão volumétrica no duto circular de 30 cm de diâmetro;
Resp.: a) ; b)
c)
b) a vazão volumétrica no duto circular de 30 cm de diâmetro;
Resp.: a)
Um fluido, com massa especifica de
, flui em regime permanente através da caixa retangular mostrada. Dados
, determine a velocidade 3 .
No escoamento laminar de um fluido em condutos circulares, o diagrama de velocidades é representado pela equação abaixo, onde
é a velocidade no eixo do conduto,
é o raio do conduto e
é um raio genérico para o qual a velocidade é genérica. Verificar que
; sendo
é a velocidade média na seção.
Água é descarregada de um tanque cúbico de
de aresta por um tubo de 5 cm e diâmetro. A vazão no tubo é
. Determinar a velocidade de descida da superfície livre da água do tanque e, supondo desprezível a variação da vazão, determinar quanto tempo o nível da água levará para descer
. (Valor: 2,0 pontos).