Questão 11 — Termodinâmica — Variação de Entropia de Gás Ideal (Física) — Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) · Marinha do Brasil 2022

Física Termodinâmica — Variação de Entropia de Gás Ideal

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2022 Superior

Marinha do Brasil · Corpo de Engenheiros da Marinha (CP-CEM) — Prova comum a todas as profissões de engenharia · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Durante o ciclo em uma máquina térmica, a substância de trabalho (N mols de um gás ideal diatômico, que permanece constante) passa por uma expansão isobárica entre os estados A (pA, VA, TA) e B (pB, VB, TB), cujas unidades estão em Pa, m³ e Kelvin, respectivamente. Qual é a variação da entropia (ΔS=SB-SA) que ocorre no gás entre os estados A e B, em Joules por Kelvin?

Selecione uma alternativa A) Zero, e o processo é dito isentrópico. B) 1,5nR(ln(TB/TA)) + nR(ln(VB/VA)) C) 2,5nR(ln(TB/TA)) - nR(ln(VB/VA)) D) 2,5nR(ln(TB/TA)) + nR(ln(VB/VA)) E) 1,5nR(ln(TB/TA)) - nR(ln(VB/VA))

Resolução comentada

ΔS = nC_v ln(T_B/T_A) + nR ln(V_B/V_A), com C_v = 5R/2 para gás diatômico.

Para um gás ideal, ΔS = nC_v ln(T_B/T_A) + nR ln(V_B/V_A). Num gás diatômico, C_v = 5R/2 = 2,5R, o que dá a expressão da alternativa D. Ela equivale a nC_p ln(T_B/T_A), pois na isobárica T_B/T_A = V_B/V_A.

Análise das alternativas

A) A entropia aumenta na expansão isobárica, então ΔS não é zero. B) e E) usam 1,5R, que é o C_v de gás monoatômico. C) subtrai o termo de volume em vez de somá-lo.

Referência: Entropia de gás ideal: ΔS = nC_v ln(T₂/T₁) + nR ln(V₂/V₁).

Resolução comentada do VaiConcursos.