Em uma expansão isotérmica reversível, à temperatura T, de n...

Alternativa Correta: C - ΔS = n × R × ln 2.

Tema Central: A questão aborda a variação de entropia em um processo de expansão isotérmica reversível de um gás ideal. Entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema, e em processos reversíveis, sua variação pode ser calculada com base em mudanças de volume e temperatura.

Conceito Teórico: Em uma expansão isotérmica de um gás ideal, a variação de entropia (ΔS) do sistema é dada pela fórmula:

ΔS = n × R × ln(V_f/V_i)

onde n é o número de mols, R é a constante universal dos gases, e V_f e V_i são os volumes final e inicial, respectivamente.

Justificativa da Alternativa Correta: Dado que o volume inicial é 10 L e o volume final é 20 L, a relação de volumes é:

ln(V_f/V_i) = ln(20/10) = ln(2)

Assim, a variação de entropia é calculada como ΔS = n × R × ln 2, correspondendo à alternativa C.

Análise das Alternativas Incorretas:

A - ΔS = 2 × n × R: Esta expressão não considera o logaritmo natural da razão dos volumes, crucial para calcular a variação de entropia na expansão isotérmica.

B - ΔS = n × R × ln 10: Aqui, o logaritmo está incorretamente expresso em relação ao volume inicial, desconsiderando a razão correta entre volumes final e inicial.

D - ΔS = (10 × n × R) / T: Essa expressão não representa a variação de entropia e introduz a variável temperatura de forma inadequada, visto que é um processo isotérmico.

E - ΔS = (n × R × ln 2) / T: Introduz indevidamente a temperatura na expressão de variação de entropia, o que não é necessário para uma expansão isotérmica.

Espero que esta explicação tenha sido clara e útil para o seu entendimento sobre o tema de transformações químicas e energia. Gostou do comentário? Deixe sua avaliação aqui embaixo!

A energia interna de um gás depende dda sua temperatura, então, numa expansão isotérmica, temos que deltaU = 0. Todo calor será trasnformado em trabalho, pela seguinte expressão:

q reversível = -w

deltaS = q reversível/T

deltaS = -w/T

w = -PdV => -w = PdV, sendo que P = nRT/V

então tem-se:

dS = PdV/T

dS = nR/V dV, integra-se os dois lados

deltaS = nR ln(V1/V0) => deltaS = nRln2

Tudo começa pela 1* Lei da termodinâmica

U = q+w