(1,4 pontos). Assinale V para as afirmativas verdadeiras
para as falsas
( ) (a) Na expansão livre de um gás, não é possível calcular a entropia como
, pois esse processo é irreversível.
( ) (b) A mudança de entropia num processo adiabático qualquer deve ser nula uma vez que
.
( ) © Quando um gás ideal é submetido a um processo adiabático sua energia interna não varia.
( ) (d) De acordo com a segunda lei da termodinâmica, entropia de um sistema pode ser negativa desde que a entropia total do universo não seja.
( ) (e) A segunda lei da termodinâmica assegura que a energia deve ser conservada em qualquer processo natural.
( ) (f) Uma grande chapa de metal tem um furo no meio. Quando a chapa é aquecida, a área do furo diminui.
() (g) A capacidade calorífica, a volume constante, de uma certa amostra de gás monoatômico é
. Tem-se que o número de moles
desse gás é, aproximadamente,
.
( ) (a) Na expansão livre de um gás, não é possível calcular a entropia como
( ) (b) A mudança de entropia num processo adiabático qualquer deve ser nula uma vez que
( ) © Quando um gás ideal é submetido a um processo adiabático sua energia interna não varia.
( ) (d) De acordo com a segunda lei da termodinâmica, entropia de um sistema pode ser negativa desde que a entropia total do universo não seja.
( ) (e) A segunda lei da termodinâmica assegura que a energia deve ser conservada em qualquer processo natural.
( ) (f) Uma grande chapa de metal tem um furo no meio. Quando a chapa é aquecida, a área do furo diminui.
() (g) A capacidade calorífica, a volume constante, de uma certa amostra de gás monoatômico é
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente dizer se as afirmativas sobre termodinâmica são verdadeiras (V) ou falsas (F). Para isso, vamos precisar entender conceitos como expansão livre de gás, entropia, processos adiabáticos, segunda lei da termodinâmica, capacidade calorífica e propriedades dos gases ideais. Vamos analisar cada afirmativa uma por uma e ver se elas estão corretas ou não.
Passo 2
(a) Na expansão livre de um gás, não é possível calcular a entropia como
, pois esse processo é irreversível.
Explicação: A expansão livre é um processo onde o gás se expande sem fazer trabalho e sem troca de calor com o ambiente. É um processo irreversível, o que significa que não podemos usar a fórmula
, pois essa relação só vale para processos reversíveis.
Conclusão: Verdadeira (V)
Passo 3
(b) A mudança de entropia num processo adiabático qualquer deve ser nula uma vez que
.
Explicação: Um processo adiabático é aquele em que não há troca de calor (
). No entanto, a mudança de entropia (
) não necessariamente é zero. Se o processo for reversível,
, mas se for irreversível,
.
Conclusão: Falsa (F)
Passo 4
© Quando um gás ideal é submetido a um processo adiabático sua energia interna não varia.
Explicação: A energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura. Em um processo adiabático reversível para um gás ideal, a temperatura muda, o que implica uma mudança na energia interna. Portanto, a energia interna varia.
Conclusão: Falsa (F)
Passo 5
(d) De acordo com a segunda lei da termodinâmica, entropia de um sistema pode ser negativa desde que a entropia total do universo não seja.
Explicação: A segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia total do universo sempre aumenta. A entropia de um sistema pode ser negativa em relação a uma referência, desde que a entropia total (sistema + ambiente) aumente. Isso é possível.
Conclusão: Verdadeira (V)
Passo 6
(e) A segunda lei da termodinâmica assegura que a energia deve ser conservada em qualquer processo natural.
Explicação: A conservação da energia é garantida pela primeira lei da termodinâmica, não pela segunda. A segunda lei trata da direção dos processos e da entropia.
Conclusão: Falsa (F)
Passo 7
(f) Uma grande chapa de metal tem um furo no meio. Quando a chapa é aquecida, a área do furo diminui.
Explicação: Quando o metal é aquecido, ele se expande. No entanto, a expansão é uniforme, então o formato do furo permanece o mesmo. A área do furo não diminui, ela permanece igual ou até pode aumentar proporcionalmente.
Conclusão: Falsa (F)
Passo 8
(g) A capacidade calorífica, a volume constante, de uma certa amostra de gás monoatômico é
. Tem-se que o número de moles
desse gás é, aproximadamente,
.
Explicação: Para um gás monoatômico, a capacidade calorífica a volume constante é dada por
, onde
. Temos
.
Vamos resolver para
:
Conclusão: Verdadeira (V)
Resposta
(a) V, (b) F, © F, (d) V, (e) F, (f) F, (g) V
Exercícios relacionados
As variações de temperatura de dois corpos de massas
e
são iguais quando cada um fornece a mesma quantidade de calor. Conclui-se então que (a)
; (b)
; ©
; (d) Nenhuma das alternativas anteriores.
Mostre que a rapidez
é uma quantidade aditiva, i.e., se
é a velocidade obtida pela soma relativística das velocidades
e
, então
.
Dois moles de um gás ideal monoatômico têm pressão inicial
atm e volume inicial
litros. O gás efetua o seguinte ciclo de processos quase-estáticos; expande-se isotérmicamente até o volume
litros; aquecimento à volume constante até atingir a pressão de
; resfriamento isobárico até atingir o estado inicial. Represente o processo cíclico no diagrama
Dois moles de um gás ideal monoatômico têm pressão inicial
atm e volume inicial
litros. O gás efetua o seguinte ciclo de processos quase-estáticos; expande-se isotérmicamente até o volume
litros; aquecimento à volume constante até atingir a pressão de
; resfriamento isobárico até atingir o estado inicial. Calcule o calor trocado com o gás bem como o trabalho por ele realizado em cada parte do ciclo.