Test: Irreversibilidad, el tercer principio y qué cuenta la entropía

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Irreversibilidad, el tercer principio y qué cuenta la entropía

1.[2p]
Un gas se expande libremente hacia un recipiente vacío dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Qué conjunto de valores es el correcto?

$Q = 0$ , $W = 0$ , $Δ U = 0$ , $Δ S > 0$

Correcto

$Q = 0$ , $W > 0$ , $Δ U < 0$ , $Δ S > 0$

La respuesta es: $Q = 0$, $W = 0$, $\Delta U = 0$, $\Delta S > 0$

$Q > 0$ , $W = 0$ , $Δ U > 0$ , $Δ S > 0$

La respuesta es: $Q = 0$, $W = 0$, $\Delta U = 0$, $\Delta S > 0$

$Q = 0$ , $W = 0$ , $Δ U = 0$ , $Δ S = 0$

La respuesta es: $Q = 0$, $W = 0$, $\Delta U = 0$, $\Delta S > 0$

2.[3p]
Dos moles de gas ideal se expanden libremente de $5$ litros a $15$ litros dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Cuánta entropía se genera, en J K⁻¹?

CorrectoNo exactamente: 18.27

3.[3p]
$500$ J de calor se fugan de un foco a $400$ K hacia otro a $250$ K, y el entorno está a $250$ K. Por Gouy-Stodola, ¿cuánta capacidad de trabajo se destruye, en julios?

CorrectoNo exactamente: 187.5

4.[1p]
Cuatro partículas distinguibles se reparten entre las dos mitades de una caja, lo que da $16$ microestados en total. ¿Cuántos de ellos colocan exactamente tres partículas a la izquierda?

Correcto

La respuesta es: 4

5.[3p]
¿Por qué la entropía tiene que ser el logaritmo de la multiplicidad y no otra función de ella?

Las entropías de sistemas independientes se suman mientras que sus multiplicidades se multiplican

Correcto

De otro modo las multiplicidades serían demasiado grandes para escribirlas

La respuesta es: Las entropías de sistemas independientes se suman mientras que sus multiplicidades se multiplican

El logaritmo mantiene la entropía positiva a cualquier temperatura

La respuesta es: Las entropías de sistemas independientes se suman mientras que sus multiplicidades se multiplican

Hace que las unidades salgan en julios por kelvin

La respuesta es: Las entropías de sistemas independientes se suman mientras que sus multiplicidades se multiplican

6.[2p]
Contar microestados da para la expansión libre una variación de entropía distinta de la que da el $δ Q_{r e v} / T$ de Clausius.

True

La respuesta es: False

False

Correcto

7.[3p]
¿Qué afirmaciones sobre el tercer principio son correctas?

Marca todas las que correspondan

La forma de Planck dice que la entropía de un cristal perfecto tiende a cero cuando $T \to 0$

Correcto

Permite tabular entropías absolutas y no solo diferencias

Correcto

El hielo conserva unos $3.4$ J K⁻¹ mol⁻¹ de entropía residual, cerca del $R \ln (3 / 2)$ que predijo Pauling

Correcto

Garantiza que el cero absoluto es alcanzable con suficientes etapas de enfriamiento

La respuesta es: La forma de Planck dice que la entropía de un cristal perfecto tiende a cero cuando $T \to 0$, Permite tabular entropías absolutas y no solo diferencias, El hielo conserva unos $3.4$ J K⁻¹ mol⁻¹ de entropía residual, cerca del $R\ln(3/2)$ que predijo Pauling

8.[2p]
Ordena estos métodos de enfriamiento según la temperatura más baja que alcanzan, del más templado al más frío.

Un refrigerador de dilución
Desimanación adiabática de una sal paramagnética, 1933
Desimanación nuclear del rodio, 1999
Helio líquido a presión atmosférica

Ver la respuesta

a, b, c, d

9.[2p]
Empareja cada proceso con la entropía que genera.

Un mol de gas ideal que se expande libremente hasta duplicar su volumen
Un mol de cada uno de dos gases que se mezclan desde mitades iguales a todo el volumen
$1000$ J que pasan de un foco a $500$ K a otro a $300$ K
Cualquier proceso llevado de forma reversible

$1.33$ J K⁻¹
cero
$R \ln 2$
$2 R \ln 2$

Ver la respuesta

Un mol de gas ideal que se expande libremente hasta duplicar su volumen: $R \ln 2$ Un mol de cada uno de dos gases que se mezclan desde mitades iguales a todo el volumen: $2 R \ln 2$ $1000$ J que pasan de un foco a $500$ K a otro a $300$ K: $1.33$ J K⁻¹ Cualquier proceso llevado de forma reversible: cero

1.[2p] Un gas se expande libremente hacia un recipiente vacío dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Qué conjunto de valores es el correcto?

2.[3p] Dos moles de gas ideal se expanden libremente de 5 litros a 15 litros dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Cuánta entropía se genera, en J K⁻¹?

3.[3p] 500 J de calor se fugan de un foco a 400 K hacia otro a 250 K, y el entorno está a 250 K. Por Gouy-Stodola, ¿cuánta capacidad de trabajo se destruye, en julios?

4.[1p] Cuatro partículas distinguibles se reparten entre las dos mitades de una caja, lo que da 16 microestados en total. ¿Cuántos de ellos colocan exactamente tres partículas a la izquierda?

5.[3p] ¿Por qué la entropía tiene que ser el logaritmo de la multiplicidad y no otra función de ella?

6.[2p] Contar microestados da para la expansión libre una variación de entropía distinta de la que da el δQrev/T de Clausius.

7.[3p] ¿Qué afirmaciones sobre el tercer principio son correctas?

8.[2p] Ordena estos métodos de enfriamiento según la temperatura más baja que alcanzan, del más templado al más frío.

9.[2p] Empareja cada proceso con la entropía que genera.

1.[2p]
Un gas se expande libremente hacia un recipiente vacío dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Qué conjunto de valores es el correcto?

2.[3p]
Dos moles de gas ideal se expanden libremente de $5$ litros a $15$ litros dentro de paredes rígidas y aisladas. ¿Cuánta entropía se genera, en J K⁻¹?

3.[3p]
$500$ J de calor se fugan de un foco a $400$ K hacia otro a $250$ K, y el entorno está a $250$ K. Por Gouy-Stodola, ¿cuánta capacidad de trabajo se destruye, en julios?

4.[1p]
Cuatro partículas distinguibles se reparten entre las dos mitades de una caja, lo que da $16$ microestados en total. ¿Cuántos de ellos colocan exactamente tres partículas a la izquierda?

5.[3p]
¿Por qué la entropía tiene que ser el logaritmo de la multiplicidad y no otra función de ella?

6.[2p]
Contar microestados da para la expansión libre una variación de entropía distinta de la que da el $δ Q_{r e v} / T$ de Clausius.

7.[3p]
¿Qué afirmaciones sobre el tercer principio son correctas?

8.[2p]
Ordena estos métodos de enfriamiento según la temperatura más baja que alcanzan, del más templado al más frío.

9.[2p]
Empareja cada proceso con la entropía que genera.