[8.14] Calcule a variação da Entropia do Universo como resultado dos seguintes processos:
(a) Um bloco de cobre de massa
e capacidade térmica a pressão constante de
inicialmente a temperatura de
colocado em um lago a temperatura de
.
(a) Um bloco de cobre de massa
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:
Substituindo:
Isso significa que o bloco perde 13,5 kJ.
Passo 3
Calcular a variação de entropia do bloco usando a fórmula
Logo,
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,
Passo 5
Somar as variações de entropia do sistema e da vizinhança para obter ΔS_universo: