[8.14] Calcule a variação da Entropia do Universo como resultado dos seguintes processos:
(a) Um bloco de cobre de massa 0,4 kg e capacidade térmica a pressão constante de 150 JK inicialmente a temperatura de 373,15 K colocado em um lago a temperatura de 283,15 K.

Passo 1

O enunciado pede a variação de entropia do Universo quando um bloco de cobre (sistema) a 373,15 K cai em um lago (vizinhança) a 283,15 K. O conteúdo é entropia em processos isotérmicos e não-isotérmicos e vamos precisar de: capacidade térmica a pressão constante, fórmula de ΔS para mudanças de temperatura e ΔS para transferência de calor a temperatura constante.

Passo 2

Calcular o calor trocado pelo bloco de cobre. Como a capacidade térmica é constante, temos:
Qbloco = Cp,(Tf - Ti)
Substituindo:
Qbloco = 150,JK times (283,15 - 373,15),K = -13.500,J
Isso significa que o bloco perde 13,5 kJ.

Passo 3

Calcular a variação de entropia do bloco usando a fórmula
De
Logo,
De

Passo 4

Calcular a variação de entropia da vizinhança (lago). Como o lago permanece à temperatura constante T_lago = 283,15 K e recebe Q = +13.500 J,
De

Passo 5

Somar as variações de entropia do sistema e da vizinhança para obter ΔS_universo:
De

Resposta

De.

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