Question

Um estudante universitário, na falta do que fazer, aquece 0,350 kg de gelo a 0°C até ele se fundir completamente. A) qual é a variação da entropia da água? B) a fonte de calor é um corpo com massa muito grande a uma temperatura igual a 25°C. Qual é a variação de entropia do corpo? C) qual é a variação total de entropia da água e da fonte de calor?

Answer 1

A variação da entropia da água é de 426,92 J/K, a variação de entropia do corpo é de -391,11 J/K e a variação total do sistema é de 35,82 J/K.

a) Temos que a variação de entropia pode ser calculada por:

$\Delta S = \frac{\Delta Q}{T}$

onde ΔQ é a variação de calor e T é a temperatura.

Ao fundir, o gelo não muda de temperatura, portanto a temperatura ocorre sempre em 0ºC, o que corresponde a 273 K.

A variação de calor em uma mudança de fase é dada por:

Q = m.L

onde m é a massa do corpo e L é o calor latente da mudança de fase.

Como temos 0,350 Kg de gelo e o calor latente de fusão da água é de 333 KJ/Kg, teremos:

$\Delta S = \frac{m.L}{T}$

$\Delta S = \frac{0350.333.10^{3}}{273}$

$\Delta S =$ 426,92 J/K

b) Como o corpo forneceu calor para a mudança de fase do gelo, temos que ΔQ é a mesma calculada para o gelo.

Todavia a temperatura do corpo é mantida sempre igual a 25ºC (298 K), logo:

$\Delta S = -\frac{0350.333.10^{3}}{298}$

$\Delta S =$ -391,11 J/K

Como o corpo fornece calor para o gelo, ele perde calor, logo, ΔS é negativo.

c) A variação total de entropia do sistema é dada por:

ΔS = 426,92 - 391,11

ΔS = 35,82 J/K

Espero ter ajudado!