USP – Física III – P2 – 2022.1 – Q4
Um gás ideal está confinado dentro de um cilindro com um pistão móvel. O pistão é empurrado lentamente para dentro de uma maneira que a temperatura do gás permanece constante a 20°C. Durante a compressão, 730 J de trabalho é feito sobre o gás.
- Qual é a variação na entropia do gás?
- Explique porque o resultado do item anterior não viola a segunda lei da termodinâmica
Passo 1
E aí, galerinha! Tudo na paz por aí?
Vamos primeiro entender esse probleminha aqui!
Uma coisa importante aquiiiiiii!! A gente sabe que conforme o pistão vai pressionando o fluido ali dentro, o fluido sofre um trabalho de COMPRESSÃO e esse trabalho vale 730 J.
Outra coisa é lembrarmos o que é entropia, certo? A gente tem que para um processo REVERSÍVEL, a variação de entropia é dada por qual fórmula?
Então, bora que bora!!
Passo 2
Vamos calcular a variação de entropia na letra (a):
Mas de onde vem essa quantidade de energia ali? Bem, sabemos que pela primeira lei da termodinâmica:
Você se lembra qual é a relação de um gás ideal com ? Bem, para um gás ideal a variação de energia interna depende unicamente da temperatura. Então pra um processo isotérmico, para um gás ideal. Olha que maravilha, é exatamente esse o nosso caso \o/
Portanto,
Podendo assim ser calculada a variação de entropia como:
Passo 3
(b) Variação de entropia NEGATIVA? O que? Como assim? Mas a variação de entropia não é sempre maior ou igual a zero?
SIM, a variação de entropia é sempre maior ou igual a zero, MAS ISSO VALE PRA O SISTEMA INTEIRO, ou seja, isso inclue a vizinhança do sistema.
Note que esse valor que encontramos é apenas do gás e não do sistema inteiro. Se fôssesmos calcular o , certamente ele seria .
Logo, nosso resultado não viola a 2ª lei da temodinâmica.