Em um calorímetro adiabático se mesclam 100 g de mercúrio a
com
de gelo a
. Determine a variação da entropia do universo, sabendo que ambos líquidos são perfeitamente imiscíveis.
Dados (Dados: Calor latente de fusão do gelo
:
. Calor latente de vaporização da água(a
):
, calor específico do gelo
; calor específico da água
. Calor específico do mercúrio
)
Dados (Dados: Calor latente de fusão do gelo
Passo 1
Beleza, o exercício diz que a gente mistura num calorímetro adiabático 100 g de mercúrio a 100 °C com 50 g de gelo a 0 °C e pede a variação de entropia do universo. Isso é Termodinâmica: calorimetria + entropia + mudança de fase. Para resolver, vamos usar conservação de energia (o calor que sai do mercúrio entra no gelo) e a definição
Passo 2
Primeiro, vamos achar a temperatura final (e se alguma parte do gelo derrete).
• Capacidade térmica do mercúrio:
• Capacidade térmica do mercúrio:
Se o mercúrio esfriar de 100 °C até 0 °C, ele libera
Para derreter gelo, cada grama precisa de 80 cal. Se todo o calor de 330 cal for usado em fusão:
Como não dá pra derreter os 50 g todos (só ~4,1 g), a temperatura de equilíbrio será 0 °C com parte de gelo + água.
Passo 3
Agora calculamos a variação de entropia do mercúrio, que esfriou de 373 K para 273 K:
Numericamente:
Passo 4
A parte de gelo que derrete (4,125 g) sofre fusão a 273 K, então
Passo 5
A variação total de entropia do universo é a soma:
Resposta
A variação da entropia do universo é aproximadamente