Uma amostra isolada termicamente de um gás ideal a uma temperatura fixa é confinada à metade de um recipiente por uma membrana impermeável. A outra metade do contêiner está em vácuo. A membrana é então perfurada e é permitido ao gás expandir-se livremente e dobrar seu volume como mostrado. Qual das seguintes afirmações é verdadeira em relação a essa situação?
A) O processo é reversível
B) Este é um processo isotérmico
C) A entropia do gás diminui
D) A energia interna do gás deve diminuir
E) A temperatura do gás diminui para metade do seu valor original
Passo 1
Esse exemplo é chamado de expansão livre. Como o sistema está isolado termicamente e como as paredes são rígidas, não é feito trabalho sobre o sistema. Logo, sua energia térmica é constante e, também, sua temperatura.
Esse processo é fora do equilíbrio e, portanto, não podemos usar durante o processo, mas somente nos estados iniciais e finais do sistema (não tem um linha ligando os pontos no diagrama PV). Como o volume aumentou e T é constante, temos uma pressão final menor. Já que eles são inversamente proporcionais.
Então, a resposta é (b).
Resposta
Alternativa (b).