Um compartimento com um certo gás monoatômico na pressão P, volume V e temperatura T é separado de um segundo compartimento com outro gás, também monoatômico, na pressão 2P, volume 2V, e na temperatura 2T. Considerando entropia constante, calcule a temperatura final do sistema. [tex3]\sqrt[9]{729/2}[/tex3]
O enunciado está incompleto. O que acontece? Os compartimentos se abrem e os gases se expandem até atingirem o mesmo volume final de 3V?
Resposta
A expansão do gás é um processo irreversível. Devemos imaginar então um caminho reversível que chegue no estado final a partir do inicial e calcular a variação de entropia do sistema. Depois impomos que essa variação deve ser zero. Talvez possamos imaginar uma expansão adiabática então. Dessa maneira a entropia não se alteraria.
Agora, precisamos escolher bem quem é o sistema e entender exatamente qual é o trabalho realizado sobre ele.
Eu acho que se tomarmos como sistema os dois gases, o trabalho total realizado sobre ele é zero. De forma que a energia interna total dos gases não se alteraria: o que um gás ganha de energia interna, o outro perde. Será que sai assim?
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Nem sempre do sistema, mas um processo espontâneo sempre ocorre com o aumento de entropia do universo.