Um bloco de cobre de
cuja temperatura é 400 K é colocado em uma caixa isolante junto com um bloco idêntico de chumbo cuja temperatura é 200 K. (a) Qual é a temperatura de equilíbrio do sistema dos dois blocos? (b) Qual é a variação na energia interna do sistema entre o estado inicial e o estado de equilíbrio? © Qual é a variação na entropia do sistema?
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz que a gente tem dois blocos de 50,0 g cada um – um de cobre a 400 K e outro de chumbo a 200 K – dentro de uma caixinha isolante (ou seja, não troca calor com o resto do mundo).
Conteúdo: calorimetria e entropia na termodinâmica.
O que vamos precisar:
Conteúdo: calorimetria e entropia na termodinâmica.
O que vamos precisar:
- Calor específico do cobre (
) e do chumbo ( ); - Fórmula do equilíbrio térmico (energia cedida = energia recebida);
- Princípio de conservação de energia interna num sistema isolado (
); - Definição de variação de entropia para corpo com calor específico constante:
.
Passo 2
Calcular a temperatura de equilíbrio
usando conservação de energia térmica:
Isolando
:
Como
,
Passo 3
Variação da energia interna do sistema.
Num sistema isolado sem trabalho de borda vale .
Ou seja, todo calor perdido por um bloco é ganho pelo outro, não sobra nem falta:
Num sistema isolado sem trabalho de borda vale
Ou seja, todo calor perdido por um bloco é ganho pelo outro, não sobra nem falta:
Passo 4
Variação total de entropia
é a soma das variações de cada bloco:
Substituindo valores:
Resposta
(a)
(b)
©
(b)
©