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 50^circ C para o ar do ambiente a 25^circ C. 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 50^circ C, para o ar ambiente a 25^circ C. 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:
T(K) = T(°C) + 273,15
Então,
Tchip = 50 + 273,15 = 323,15 , K
Tambiente = 25 + 273,15 = 298,15 , K

Passo 4

Agora, vamos calcular a variação de entropia no chip. A entropia ($ \Delta S Deá Q Q T $) pela fórmula:
T
Como o chip está perdendo calor, $ Q $ será negativo:
De
Então,
Q

Passo 5

Agora, vamos calcular a variação de entropia do ambiente. O ambiente está recebendo esse calor $ Q $, então:
Q

Passo 6

A geração total de entropia ($ \Delta S_{geração} $) é a soma das variações de entropia do sistema (chip) e do ambiente:
De=ração çã

Resposta

A variação de entropia no chip é aproximadamente -6,19 , J/K e a geração total de entropia do processo é de aproximadamente 0,52 , J/K.

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