Um chip de computador dissipa 2 kJ de trabalho elétrico ao longo do tempo e rejeita isso como transferência de calor de sua superfície a
para o ar do ambiente a
. Determine a variação de entropia no chip e a geração total de entropia do processo. (Resposta: -6,12 J/K; 0,59 J/K)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem que calcular a variação de entropia no chip de computador e a geração total de entropia nesse processo. Isso está relacionado com a Termodinâmica, especificamente com a Segunda Lei da Termodinâmica e o conceito de entropia. Para isso, vamos precisar usar fórmulas que relacionam calor, temperatura e entropia.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo. O chip está dissipando 2 kJ de trabalho elétrico, que é convertido em calor. Esse calor é transferido da superfície do chip, que está a
, para o ar ambiente a
. Precisamos calcular como essa troca de calor afeta a entropia.
Passo 3
Vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque na termodinâmica usamos Kelvin. A conversão é:
Então,
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de entropia no chip. A entropia ($ \Delta S
Q
T $) pela fórmula:
Como o chip está perdendo calor, $ Q $ será negativo:
Então,
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de entropia do ambiente. O ambiente está recebendo esse calor $ Q $, então:
Passo 6
A geração total de entropia ($ \Delta S_{geração} $) é a soma das variações de entropia do sistema (chip) e do ambiente:
Resposta
A variação de entropia no chip é aproximadamente
e a geração total de entropia do processo é de aproximadamente
.