Calcular a variação de entropia quando 35 kJ de energia se transferem reversivel e isotermicamente como calor para um grande bloco de ferro a)
e b)
□ a)
□ a)
□ a)
; b)
□ a)
; b)
□ a)
; b)
□ a)
□ a)
□ a)
□ a)
□ a)
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e os dados fornecidos.
- O que pede: calcular a variação de entropia
quando uma quantidade de energia é transferida reversivelmente e isotermicamente como calor para um grande bloco de ferro, nos casos: - (a) bloco a
; - (b) bloco a
.
- (a) bloco a
- Dados fornecidos:
- Calor transferido:
. - Temperaturas do bloco:
e . - Observação importante dada no enunciado: o bloco é “grande”, logo a sua temperatura permanece praticamente constante ao receber calor (podemos tratar como processo isotérmico com
constante).
- Calor transferido:
Passo 2
Princípio e fórmula que vamos usar (explicando didaticamente).
- Para uma transferência de calor reversível e isotérmica a uma temperatura constante
, a variação de entropia do corpo que recebe o calor é dada por:
- O que isso significa: entropia mede a dispersão de energia; quando uma quantidade
de energia entra reversivelmente num corpo a temperatura (em Kelvin), a entropia do corpo aumenta exatamente pela razão entre a energia transferida e a temperatura absoluta. - Unidades:
em joules ( ), em kelvin ( ), portanto em .
Passo 3
Conversões de unidades e preparação dos números (explico cada passo para você poder reproduzir na prova).
- Converter o calor para joules:
- Converter temperaturas de Celsius para Kelvin (sempre usar Kelvin na fórmula):
(Explicação rápida:
.)
Passo 4
Cálculo da variação de entropia para o caso (a)
.
- Aplicando a fórmula:
- Agora divido: para não pular etapas, faço uma estimativa e depois cálculo mais fino.
- Uma aproximação rápida:
(e o termo exato dá muito próximo de ).
- Uma aproximação rápida:
- Cálculo mais preciso:
- Arredondando de forma compatível com as opções dadas (valores em
com três algarismos significativos), obtemos:
Passo 5
Cálculo da variação de entropia para o caso (b)
.
- Aplicando a fórmula:
- Estimativa rápida: como
é maior que , será menor que . - Cálculo mais detalhado por divisão:
- Arredondando conforme as opções disponíveis, isso corresponde a:
Passo 6
Verificação e comentário final (ânimo!): os valores fazem sentido fisicamente — se a mesma energia entra a uma temperatura maior, o aumento de entropia é menor. Você pode reproduzir isso facilmente na prova: converter para joules, passar para Kelvin, e aplicar
.
Resposta
a)
b)
b)