5.8a) Inicialmente a 0^circ C, a água é aquecida até 100^circ C pelo contato com um reservatório de calor a 100^circ C. Qual é a variação de entropia da água? E do reservatório de calor? Qual é o De ?
5.8b) Inicialmente a 0^circ C, primeiramente a água é aquecida até 50^circ C pelo contato com um reservatório de calor a 50^circ C e então até 100^circ C pelo contato com um reservatório a 100^circ C. Qual é o De ?
5.8c) Explique como a água poderia ser aquecida de 0^circ C a 100^circ C com De =0.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta uma situação de termodinâmica onde a água é aquecida de 0^circ C para 100^circ C usando um reservatório de calor a 100^circ C. Vamos precisar entender o conceito de entropia na termodinâmica e como calcular a variação dela tanto para a água quanto para o reservatório. No final, vamos encontrar a variação total de entropia do sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a variação de entropia da água. A entropia ( S) é uma medida da desordem ou da dispersão de energia em um sistema. Quando a água é aquecida a uma temperatura constante, a variação de entropia pode ser calculada usando a fórmula:
Deá
Onde:
  • Deá é a variação de entropia da água.
  • Q é a quantidade de calor absorvida pela água.
  • T é a temperatura constante em Kelvin.
Sabemos que a água está sendo aquecida de 0^circ C para 100^circ C, e o reservatório está a 100^circ C, que em Kelvin é:
T = 100^circ C + 273,15 = 373,15 , K
Vamos considerar a capacidade calorífica da água, mas como não foi fornecido um valor específico, vamos supor que Q é a quantidade de calor fornecida necessária para aquecer a água.

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de entropia do reservatório de calor. O reservatório está liberando calor para a água, então a quantidade de calor que ele perde é -Q. A variação de entropia do reservatório é então:
Deó
Aqui, usamos a mesma temperatura T = 373,15 , K, já que o reservatório mantém essa temperatura constante durante o processo.

Passo 4

Por fim, vamos encontrar a variação total de entropia do sistema, que é a soma das variações de entropia da água e do reservatório:
Deáó

Resposta

A variação total de entropia do sistema é De.

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