Um gás, confinado em um cilindro isolado, é comprimido adiabaticamente até metade do volume inicial. A entropia do gás aumenta, diminui ou permanece constante durante o processo? (JUSTIFIQUE A SUA RESPOSTA)
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está pedindo. Temos um gás dentro de um cilindro isolado que é comprimido adiabaticamente até ocupar metade do volume inicial. A questão é determinar se a entropia do gás aumenta, diminui ou permanece a mesma durante esse processo. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de processos adiabáticos e entropia na termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é um processo adiabático. Um processo adiabático é aquele em que não há transferência de calor entre o sistema e o ambiente. Isso significa que, neste caso, o cilindro é isolado termicamente, então nenhum calor entra ou sai durante a compressão do gás.
Passo 3
Agora, vamos entender o que é entropia. A entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Em termodinâmica, ela está relacionada à quantidade de energia que não pode ser utilizada para realizar trabalho. A variação da entropia (
) pode nos dizer se o sistema está se tornando mais desordenado, mais ordenado ou mantendo o mesmo nível de desordem.
Passo 4
Em um processo adiabático reversível, onde o sistema é comprimido de maneira ideal sem perdas ou irreversibilidades, a entropia do sistema permanece constante. Isso ocorre porque não há troca de calor com o ambiente e o processo é feito de forma lenta e controlada, mantendo a desordem do sistema inalterada.
Passo 5
No entanto, se o processo adiabático for irreversível, por exemplo, se houver atritos ou compressão rápida, então a entropia do sistema aumentaria. Mas, como o exercício não menciona nenhuma irreversibilidade específica, podemos assumir que o processo é reversível.
Resposta
Durante a compressão adiabática no cilindro isolado, a entropia do gás permanece constante.
Exercícios relacionados
Um capacitor inicialmente descarregado é carregado totalmente por uma fonte de força eletromotriz constante
ligada em série com um resistor
.
Mostre que a energia final armazenada no capacitor é igual à metade da energia fornecida pela fonte;
Mostre que a energia final armazenada no capacitor é igual à metade da energia fornecida pela fonte;
Para que haja um aumento de temperatura
, certa quantidade de um gás ideal requer 30 J quando o gás é aquecido a volume constante e 50 J quando o gás é aquecido a pressão constante. Qual é o trabalho realizado pelo gás na segunda situação?
Um iceberg cúbico flutua em água salgada, e apresenta
acima do nível do mar. As densidades do gelo, água salgada e água doce são respectivamente
,
e
. Determine:
a) a profundidade submergida pelo iceberg no mar. (Resp.: 5,63 m)
b) a profundidade submergida se o iceberg estiver em água doce. (Resp.: 7,31 m)
a) a profundidade
b) a profundidade submergida se o iceberg estiver em água doce. (Resp.: 7,31 m)
Um bloco de 2 Kg está preso a uma mola horizontal. A constante de força é
. O bloco é afastado 5 cm da sua posição de equilíbrio e liberado em
.
a) Determine a frequência angular , a frequência
e o período
.
b) Escreva em função do tempo
.
Resps: a)
a) Determine a frequência angular
b) Escreva
Resps: a)