Origem do Exercício
Considere as seguintes afirmativas:
I. Na expansão livre de um gás ideal, que passa de um volume para um volume , a temperatura e a energia interna permanecem as mesmas, mas a entropia aumenta;
II. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma isoterma não há troca de calor e a entropia permanece constante;
III. Quando dois corpos inicialmente em temperaturas diferentes são colocados em contato térmico, mantidos isolados do resto do universo, o calor total trocado entre os corpos é nulo e a entropia não varia;
IV. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma adiabática não há troca de calor e a entropia do gás permanece constante;
V. A passagem de um sistema isolado de um estado de menor entropia para outro de maior entropia é um processo irreversível;
Podemos afirmar que são verdadeiras as afirmativas:
Passo 1
Vamos analisar uma por uma:
- Numa expansão livre, que ocorre de forma adiabática, não há realização de trabalho nem troca de calor:
- O que ocorre numa isoterma, na verdade, é que não há alteração da temperatura. No entando, existe sim variação da entropia, pois há troca de calor, que é, por sinal, igual ao trabalho, já que:
- Falsa: Se colocarmos dois corpos de temperaturas diferentes próximos um do outro, claramente ocorrerá uma troca de calor entre eles. Além disso, transferência de calor é um processo irreversível, assim, a variação de entropia do universo é positiva.
- Verdadeira. Numa transformação adiabática, não ocorre troca de calor. Assim:
- Sim, verdadeira. Basicamente, se o estado inicial possuía uma entropia e o estado final uma entropia tal que , podemos dizer que:
A variação de energia interna, assim, é nula. No entanto, como o gás tem o seu volume aumentado, a entropia aumenta:
Assim, a afirmação é verdadeira.
No caso da expansão, , então, e :
Então: Falsa.
Passo 2
Resposta
b)