(a) Calcule a variação de entropia quando
de gelo a
derrete e convertido em vapor d’água a
(b) Calcule a variação de entropia quando
de água a
é vaporizado e convertido em vapor d’água a
(c) Explique a diferença entre os valores calculados.
Passo 1
O enunciado pede a variação de entropia
em dois processos isotermais reversíveis envolvendo mudança de fase em massa
:
(a) gelo vapor d’água a
,
(b) água vapor d’água a
.
Em seguida, vamos comparar os resultados para entender por que difere nos dois casos.
(a) gelo
(b) água
Em seguida, vamos comparar os resultados para entender por que
Passo 2
Para um processo isoter’mo e revers’ivel de mudança de fase, a entropia varia segundo
e, como a temperatura
é constante, basta
onde
é o calor absorvido, igual ao calor latente
multiplicado por
.
Passo 3
Dos manuais de termodinâmica tomamos os calores latentes por quilograma:
As temperaturas absolutas são
Passo 4
Para (a), primeiro há fusão em
, depois vaporização em
.
Passo 5
Para (b), é só vaporização em
:
Passo 6
A diferença decorre de dois fatores:
- Em (a) usamos duas mudanças de fase (fusão
vaporização), somando calores latentes maiores. - O denominador
em (a) é menor ( ), o que aumenta .
Em (b), só há vaporização eé mais alta ( ), gerando menor.
Resposta
(a)
(b)
(c) porque em (a) há fusão
vaporização e a temperatura menor faz
maior.
(b)
(c)