Flashcard FC277863
Como variam a entropias em processos isotérmicos e isocóricos e como esses processos se representam num gráfico S versus T?
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2019
Como variam a entropias em processos isotérmicos e isocóricos e como esses processos se representam num gráfico S versus T?
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Resposta
Isotérmico: \( \Delta S=\dfrac{Q}{T}\) — variação de S sem mudança de T, aparece como segmento vertical em S–T.
Isocórico: \( \Delta S=\int \dfrac{C_V\,dT}{T}=C_V\ln\!\frac{T_2}{T_1}\) — S(T)=\(C_V\ln T+\)const, aparece como curva monotônica em S–T.
Explicação e exemplo:
Para um processo isotérmico a temperatura é constante, então qualquer calor trocado gera uma mudança de entropia dada por \( \Delta S=Q/T\). No diagrama S vs T isto é representado por um deslocamento vertical no valor de S mantendo T fixo.
Para um processo isocórico o volume é constante e a variação de entropia depende apenas da variação de temperatura pelo calor específico a volume constante \(C_V\), resultando na forma \(S(T)=C_V\ln T+\)const, isto é uma curva logarítmica crescente ao aquecer e decrescente ao resfriar.
Exemplo:
1) Aquecimento isocórico de 1 mol de gás monoatômico de 300 K a 600 K: \(C_V=\tfrac{3}{2}R\), com \(R=8{,}314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}\).
\( \Delta S=C_V\ln\frac{600}{300}=\tfrac{3}{2}R\ln 2\approx \, \, \tfrac{3}{2}\times8{,}314\times0{,}6931\approx 8{,}64\ \mathrm{J/K}.\)
2) Expansão isotérmica a T=400 K que absorve \(Q=500\ \mathrm{J}\):
\( \Delta S=\dfrac{Q}{T}=\dfrac{500}{400}=1{,}25\ \mathrm{J/K}.\)
Isocórico: \( \Delta S=\int \dfrac{C_V\,dT}{T}=C_V\ln\!\frac{T_2}{T_1}\) — S(T)=\(C_V\ln T+\)const, aparece como curva monotônica em S–T.
Explicação e exemplo:
Para um processo isotérmico a temperatura é constante, então qualquer calor trocado gera uma mudança de entropia dada por \( \Delta S=Q/T\). No diagrama S vs T isto é representado por um deslocamento vertical no valor de S mantendo T fixo.
Para um processo isocórico o volume é constante e a variação de entropia depende apenas da variação de temperatura pelo calor específico a volume constante \(C_V\), resultando na forma \(S(T)=C_V\ln T+\)const, isto é uma curva logarítmica crescente ao aquecer e decrescente ao resfriar.
Exemplo:
1) Aquecimento isocórico de 1 mol de gás monoatômico de 300 K a 600 K: \(C_V=\tfrac{3}{2}R\), com \(R=8{,}314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}\).
\( \Delta S=C_V\ln\frac{600}{300}=\tfrac{3}{2}R\ln 2\approx \, \, \tfrac{3}{2}\times8{,}314\times0{,}6931\approx 8{,}64\ \mathrm{J/K}.\)
2) Expansão isotérmica a T=400 K que absorve \(Q=500\ \mathrm{J}\):
\( \Delta S=\dfrac{Q}{T}=\dfrac{500}{400}=1{,}25\ \mathrm{J/K}.\)
Veja como foi cobrado:
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