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Uma caixa possui 2 compartimentos separados por uma divisória. O lado esquerdo da caixa contém 500 moléculas do gás nitrogênio; o lado direito contém

100 moléculas do gás oxigênio. Os dois gases estão à mesma temperatura. A divisória é perfurada e o equilíbrio é atingido. Suponha que o volume da caixa seja suficientemente grande para que cada gás sofra uma expansão livre mantendo sua tempera constante. (a) Em média, quantas moléculas de cada gás estarão em cada metade da caixa? (b) Qual é a variação da entropia depois que a divisória foi perfurada? (c) Qual seria a probabilidade de encontrar as moléculas com a mesma distribuição existente antes de a divisória ser perfurada, ou seja, 500 moléculas de N2 do lado esquerdo e 100 moléculas de O2 do lado direito?


2 resposta(s) - Contém resposta de Especialista

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RD Resoluções Verified user icon

Há mais de um mês

O estudo termoquímico aborda, além da chamada entalpia, a variável entropia, que é a medida da desordem das moléculas presentes em um sistema químico. Como se trata de uma medida, essa desordem pode ser calculada pela variação da entropia do sistema. 

Comparando este conceito ao cotidiano, podemos pensar que, uma pessoa ao iniciar uma atividade tem seus objetos organizados, e a medida que ela vai os utilizando e desenvolvendo suas atividades, seus objetos tendem a ficar cada vez mais desorganizados.

Voltando ao contexto das partículas, como sabemos, ao sofrem mudança de temperatura, os corpos alteram o estado de agitação de suas moléculas. Então ao considerarmos esta agitação como a desordem do sistema, podemos concluir que:

  • quando um sistema recebe calor Q>0, sua entropia aumenta;
  • quando um sistema cede calor Q<0, sua entropia diminui;
  • se o sistema não troca calor Q=0, sua entropia permanece constante.

Segundo Rudolf Clausius, que utilizou a idéia de entropia pela primeira vez em 1865, para o estudo da entropia como grandeza física é mais útil conhecer sua variação do que seu valor absoluto. Assim, Clausis definiu que a variação de entropia (ΔS) em um sistema como:

Para processos onde as temperaturas absolutas (T) são constantes.

Para o caso onde a temperatura absoluta se altera durante este processo, o cálculo da variação de entropia envolve cálculo integral, sendo que sua resolução é dada por:

O estudo termoquímico aborda, além da chamada entalpia, a variável entropia, que é a medida da desordem das moléculas presentes em um sistema químico. Como se trata de uma medida, essa desordem pode ser calculada pela variação da entropia do sistema. 

Comparando este conceito ao cotidiano, podemos pensar que, uma pessoa ao iniciar uma atividade tem seus objetos organizados, e a medida que ela vai os utilizando e desenvolvendo suas atividades, seus objetos tendem a ficar cada vez mais desorganizados.

Voltando ao contexto das partículas, como sabemos, ao sofrem mudança de temperatura, os corpos alteram o estado de agitação de suas moléculas. Então ao considerarmos esta agitação como a desordem do sistema, podemos concluir que:

  • quando um sistema recebe calor Q>0, sua entropia aumenta;
  • quando um sistema cede calor Q<0, sua entropia diminui;
  • se o sistema não troca calor Q=0, sua entropia permanece constante.

Segundo Rudolf Clausius, que utilizou a idéia de entropia pela primeira vez em 1865, para o estudo da entropia como grandeza física é mais útil conhecer sua variação do que seu valor absoluto. Assim, Clausis definiu que a variação de entropia (ΔS) em um sistema como:

Para processos onde as temperaturas absolutas (T) são constantes.

Para o caso onde a temperatura absoluta se altera durante este processo, o cálculo da variação de entropia envolve cálculo integral, sendo que sua resolução é dada por:

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Gabriel

Há mais de um mês

https://www.passeidireto.com/exercicios-resolvidos/fisica-ii-termodinamica-e-ondas-14-ed-2016-9788543005737/capitulo-20/problema-30E

Essa pergunta já foi respondida por um dos nossos especialistas