Determine
Sviz e
Stotal da compressão isotérmica reversível de 2 mols de moléculas de um gás ideal de 1 atm e 4 L para 20 atm e 0,200L em 298K.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que envolve termodinâmica, especificamente a mudança de entropia durante uma compressão isotérmica reversível de um gás ideal. A gente precisa calcular três coisas: ΔS (mudança de entropia do sistema), ΔS_viz (mudança de entropia dos vizinhos ou do ambiente) e ΔS_total (mudança total de entropia). Para resolver isso, vamos usar as leis dos gases ideais e as fórmulas de entropia para processos isotérmicos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é uma compressão isotérmica reversível. “Isotérmica” significa que a temperatura permanece constante durante o processo. “Reversível” indica que o processo pode ser invertido sem deixar mudanças permanentes no sistema ou no ambiente. Nesse cenário, usamos a fórmula da mudança de entropia para processos isotérmicos:
onde:
-
é o número de mols, -
é a constante dos gases (≈ 8,314 J/mol·K), -
e são os volumes inicial e final.
Passo 3
Vamos identificar os valores que a gente tem:
- Número de mols,
mol - Volume inicial,
L - Volume final,
L - Temperatura,
K (não precisamos usar diretamente aqui, mas confirma que é isotérmico)
Agora, vamos calcular ΔS usando a fórmula mencionada:
Passo 4
Antes de calcular, vamos simplificar a fração dentro do logaritmo:
Então, substituindo de volta na equação:
Passo 5
Agora, vamos calcular o logaritmo natural de 0,05:
Substituindo:
Passo 6
Legal, agora temos ΔS. Mas o enunciado também pede ΔS_viz. Em um processo reversível isotérmico, a mudança de entropia do ambiente é igual e oposta à mudança de entropia do sistema. Então:
Passo 7
Finalmente, a mudança total de entropia do universo (
) é a soma das mudanças de entropia do sistema e do ambiente:
Isso faz sentido porque em processos reversíveis, a entropia total do universo não muda.
Resposta
Exercícios relacionados
Um determinado experimento gerou os seguintes resultados a abaixo. Há algum resultado anômalo que deve ser eliminado? Utilize os métodos estatísticos (Tn e Q) para justificar a sua resposta? Utilize as tabelas abaixo? Há diferenças nos resultados se forem utilizados nível de confiança diferente de 95%?
192, 216, 202, 195 e
192, 216, 202, 195 e
Valores Críticos para o Cociente de Rejeição,
|
|||
---|---|---|---|
|
|||
Número de |
|
|
|
Observações | 0,941 | 0,970 | 0,994 |
3 | 0,765 | 0,829 | 0,926 |
4 | 0,642 | 0,710 | 0,821 |
5 | 0,560 | 0,625 | 0,740 |
6 | 0,507 | 0,568 | 0,680 |
7 | 0,468 | 0,526 | 0,634 |
8 | 0,437 | 0,493 | 0,598 |
9 | 0,412 | 0,466 | 0,568 |
Tabela 4.7
Valores críticos para o Teste
.
Valores críticos
Número de valores no <br> conjunto de dados | Valores para
|
||
---|---|---|---|
Nível de <br> confiança
|
|
|
|
3 | 1,153 | 1,155 | 1,155 |
4 | 1,463 | 1,481 | 1,496 |
5 | 1,672 | 1,715 | 1,764 |
6 | 1,822 | 1,887 | 1,973 |
7 | 1,938 | 2,020 | 2,139 |
8 | 2,032 | 2,126 | 2,274 |
9 | 2,110 | 2,215 | 2,387 |
10 | 2,176 | 2,290 | 2,482 |
11 | 2,234 | 2,355 | 2,564 |
12 | 2,285 | 2,412 | 2,636 |
13 | 2,331 | 2,462 | 2,699 |
14 | 2,371 | 2,507 | 2,755 |
15 | 2,409 | 2,549 | 2,806 |
16 | 2,443 | 2,585 | 2,852 |
17 | 2,475 | 2,620 | 2,894 |
18 | 2,504 | 2,651 | 2,932 |
19 | 2,532 | 2,681 | 2,968 |
20 | 2,557 | 2,709 | 3,001 |
Observations
Calcule as incertezas e escreva cada resposta com um número apropriado de algarismos significativos.
d) ?
d)
Um calorímetro de alumínio que pesa 200 g contém 120 g de água a
. Quantas gramas de alumínio a
devem ser introduzidos no calorímetro para esfriar a água a
? (o calor específico do alumínio e da água são respectivamente,
e
)
Analise as afirmativas abaixo, determine se são verdadeiras ou falsas e justifique cada uma delas com base nas equações relacionadas a esse sistema.
A partícula pode ser refletida pela barreira apenas se .
A partícula pode ser refletida pela barreira apenas se