Se um gás se expande livremente no vácuo:
a) a expansão é adiabática, o trabalho realizado é zero, a energia interna do gás permanece a mesma e a temperatura do gás permanece a mesma;
b) a expansão é adiabática, o trabalho realizado é zero, a energia interna do gás diminui e a temperatura do gás diminui;
c) a variação de entropia é zero;
d) a expansão é adiabática, o gás realiza trabalho sobre o ambiente, e a energia interna do gás diminui;
e) a expansão ocorre a uma pressão constante;
Passo 1
Na expansão livre de um gás o trabalho e o calor sempre vão ser zero! Lembre disso. Vamos analisar as alternativas.
a) É a certa! O trabalho e o calor são nulos, pela 1ᵃ Lei da Termodinâmica a variação de energia interna também deve ser. E como a variação de energia interna depende da temperatura, a variação de temperatura também deve ser zero.
b) Tá errada! Olha aqui pra 1ᵃ Lei da Termodinâmica:
Eu te disse que o trabalho e o calor vão ser zero na expansão livre. Então a variação de energia interna também deve ser!
c) A variação de entropia vai ser maior que zero, porque o processo é irreversível. Ficou com dúvida? Imagina o processo acontecendo de trás pra frente. O gás em equilíbrio depois da expansão livre não se contrai espontaneamente até a condição inicial. Por isso o processo é irreversível e a variação de entropia maior que zero.
d) Essa então tá toda errada né! Na expansão livre não tem trabalho e a energia interna é constante.
e) Tá errada também. Vamos lembrar:
Na expansão livre a variação de energia interna é zero, então a temperatura não muda. Então:
Se houve uma expansão, o volume é maior que . A pressão tem que ser menor que então, pra essa igualdade se manter.
Resposta
Letra A.