(Originais Teachy 2023) - Pregunta Muy difícil de Física

Considere un sistema termodinámico cerrado compuesto por un gas ideal monoatómico inicialmente en un estado A, con presión pA, volumen VA y temperatura TA. El gas sufre una expansión isotérmica hasta un estado B, donde su presión es pB y su volumen aumenta a VB. La expansión se realiza de manera que el gas realiza trabajo sobre un pistón, elevando un peso m a una altura h, lo que resulta en una variación de energía interna U en el sistema. Sabiendo que la variación de entropía del gas entre los estados A y B está dada por ΔS = nR ln(VB/VA), donde n es el número de moles del gas y R es la constante de los gases ideales, responda: (1) ¿Cuál es el trabajo realizado por el gas durante la expansión? (2) Calcule la variación de entropía del universo considerando el trabajo realizado por el gas y la transferencia de calor, sabiendo que el gas absorbe Q joules de calor durante el proceso. Desconsidere el efecto gravitacional en el cálculo del trabajo y suponga que el calor se transfiere de forma reversible y que el gas se comporta como un gas ideal durante todo el proceso.