A temperatura de uma amostra de de a 5 kPa aumenta de 20 a em volume constante. Qual a variação de entropia do nitrogênio? Dado(s): .
Resposta: .

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem uma amostra de de a uma pressão inicial de . A temperatura dessa amostra aumenta de para , tudo isso mantendo o volume constante. O que a gente quer descobrir é a variação de entropia desse nitrogênio. Para isso, vamos precisar usar a teoria da termodinâmica, especificamente a fórmula para variação de entropia em processos a volume constante.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas de física a gente trabalha com Kelvin mesmo. A gente sabe que:

Passo 3

Agora, precisamos descobrir quantos mols de temos na nossa amostra. Para isso, vamos usar a equação dos gases ideais:
Onde:
  • é a pressão,
  • é o volume,
  • é o número de mols,
  • é a constante dos gases ideais ( ),
  • é a temperatura.
Vamos reorganizar para encontrar :
Substituindo os valores:

Passo 4

Agora que sabemos quantos mols temos, vamos calcular a variação de entropia ( ). Para um processo a volume constante, a variação de entropia é dada por:
Onde:
  • é a capacidade calorífica molar a volume constante ( ),
  • é o logaritmo natural.
Substituindo os valores:

Passo 5

Vamos calcular o logaritmo:
Agora, substituindo de novo:

Resposta

A variação de entropia do nitrogênio é de aproximadamente .

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