Termodinâmica 2.ª lei

Termodinâmica 2.ª lei

(Parte 5 de 5)

A volume constante, dqrev=Cv dT, e a entropia formula-se da mesma maneira. Se operarmos num intervalo de temperatura em que a capacidade calorífica do material possa ser considerada constante:

f pi i pif

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4. Medição de entropia Pela definição de entropia e considerando a pressão constante pode-se calcular o valor da entropia a uma qualquer temperatura. Para isso tem de se conhecer a variação da capacidade calorífica para o material, a variação de entropia das transições de estado na gama de temperatura considerada e o valor de S(0), ou entropia a T=0.

T p v T

T p vvf f dTgC TH dTlC TH dTsC

Exceptuando S(0), todas as outras quantidades podem ser medidas calorimetricamente, e os integrais podem ser calculados graficamente ou por ajuste de um polinómio aos resultados experimentais e integração da função polinomial. O procedimento gráfico estáilustrado na figura 3-14 (a).

Alternativamente, sendo, pode-se medir a

área sob a curva do gráfico de C p em função de lnT.

A dificuldade maior éa determinação da capacidade calorífica a T próxima de 0.

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Problemas

15.Calculea variaçãode entropia quando se transfere 50 kJde energia, reversível e isotermicamente, na forma de calor para um bloco de cobre muito grande a)a 0ºC e b)a 70ºC.

R.: a) 183 JK

16.Calcule a entropia molar de uma amostra de argona volume constante e 250 K sabendo que, a

298 K ela é154.84 JK

17.Determine a variação de entropia, ΔS, para um sistema em que 2 moles de um gás perfeito com C p,m =7/2 R, sofre uma variação de 25ºC e 1,50 atmpara 135ºC e 7 atm. Como interpreta o sinal obtido para ΔS? R.: -7.3 JK -1

18.Considere o sistema constituído por 1.5 moles de CO2 (g), inicialmente a 15ºC e 9 atm, contido num cilindro com secção transversal de 100.0 cm 2

. Deixou-se o CO2 expandir adiabaticamente contra uma pressão externa de 1.5 atmatéque o pistão se mova para fora uma distância de

15 cm. Assuma que o CO 2 pode ser considerado um gás perfeito com Cv,m =28.8 JK-1 e calcul e:

a)q, b)w, c)ΔU, d)ΔTe e)ΔSR.: a) 0, b) -27 J, c) -27 J, d) -5.3 K, e) 3.2 JK

19.Calcule a entropia molar padrão de reacção a T= 298 K para:

a)Zn (s) + Cu

(aq) + Cu (s)

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Problemas (cont.)

20.Calculea diferençade entropia molar a) Entreágualíquidae geloa -5ºC b) Entre água líquida e vapor a 95ºC e 1 atm.

As diferenças em capacidades caloríficas molares na fusão e evaporação são, respectivamente,

R.: a) -21.3 JK

21.Considere o ciclo de Carnotem que se usa 1.0 molde um gás monoatómicoperfeito como substância de trabalho. Parte-se de um estado inicial de 10.0 atme 600 K. O gás expande isotermicamenteatéuma pressão de 1.0 atm(passo 1), e de seguida adiabaticamenteatéà temperatura de 300 K (passo 2). A expansão éseguida de uma compressão isotérmica (passo 3) e depois de uma compressão adiabática(passo 4), de novo para o estado inicial. Determine os valores de q, w, ΔU, ΔHe ΔSpara cada passo do ciclo e para o ciclo total, apresentando os resultados na forma de tabela. Considere que C

V,m do gás é(3/2) R.

R: Passo 1 Passo 2 Passo 3 Passo 4 Ciclo total q (kJ) 1.4 0 -5.74 0 5.7 w (kJ) -1.4 -3.74 5.74 3.74 -5.7

ΔU (kJ) 0 -3.74 0 3.74 0

ΔH (kJ) 0 -6.23 0 6.23 0

ΔS (JK-1

) 19.15 0 -19.15 0 0

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