Exercícios Resolvidos de As relações de Maxwell

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Enunciado

A entropia da água líquida comprimida é maior do que a entropia da água líquida saturada a temperatura de 0°C e é menor do que a do líquido saturado em todas as outras temperaturas tabeladas. Explique a razão disto utilizando conceitos e propriedades termodinâmicos.

Passo 1

Vemos aqui um comportamento um pouco estranho certo? Porque, na faixa de temperatura de 0°C a entropia da água tem um comportamento e fora dessa faixa tem outro. Isso lembra muito o tal do “comportamento anômalo” da água no qual a água expande quando resfriada entre 0 e 4°C, então daí temos uma dica, que tal acharmos uma relação que possua a variação da entropia e a variação do volume específico?

Essa relação vai ser dada por uma das relações de Maxwell:

∂ v ∂ T p = - ∂ s ∂ p T

Passo 2

O termo da esquerda representa a variação do volume específico em função da temperatura (num processo a volume constante). Ao aquecermos a água a pressão constante a partir de 0°C o volume específico (que é o inverso da massa específica) irá diminuir até o máximo (em 4°C), como estamos falando de um diferencial, representada pela inclinação da reta tangente, é possível perceber que o diferencial ∂ v ∂ T p será negativo.

Se a parte esquerda da nossa equação é negativa então o termo ∂ s ∂ p T deve ser positivo, por isso a entropia da água líquida comprimida é maior do que a entropia da água líquida saturada a temperatura de 0°C, e quando o efeito anômolo cessa aí a entropia passa a ser menor.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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