3.16 Depois de 200 g de ouro
a 120,0
serem derramados em
de água a
, deixa-se o sistema atingir o equilfbrio em um recipiente adiabático. Determine (a) a temperatura final; (b)
; (c)
; (d)
.
Passo 1
O enunciado diz que temos
,g de ouro com calor específico
,
inicialmente a
, e
,g de água com
,
inicialmente a
. Tudo é colocado num recipiente adiabático até equilíbrio térmico. Vamos determinar:
(a) a temperatura de equilíbrio ;
(b) a variação de entropia do ouro ;
(c) a variação de entropia da água ;
(d) a variação total .
(a) a temperatura de equilíbrio
(b) a variação de entropia do ouro
(c) a variação de entropia da água
(d) a variação total
Conteúdo necessário: calorimetria (primeira lei) para achar
e definição de entropia
para processos a pressão e
constantes, usando temperaturas em kelvin.
Passo 2
No equilíbrio térmico, como o sistema é adiabático, o calor perdido pelo ouro é igual ao calor ganho pela água:
Como
, temos
Substituindo os números:
Desenvolvendo:
Passo 3
Para as entropias usamos
com temperaturas em kelvin. No ouro:
Passo 4
Na água:
Passo 5
A variação total de entropia do isolante é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)