Considere um sistema isolado constituído por dois blocos de cobre em contato, um com massa de 250 g na temperatura de 500 K e outro com massa de 500 g na temperatura de 250 K . Após algum tempo o equilibrio foi atingido. Determine a variação de entropia do sistema.
Considere
e
, considere a pressão constante e desconsidere eventuais variações de volumes das barras.
Considere
Passo 1
O enunciado nos dá um sistema isolado formado por dois blocos de cobre em contato térmico:
– Bloco 1: massa , temperatura inicial
.
– Bloco 2: massa , temperatura inicial
.
Pede-se a variação de entropia total do sistema, assumindo calor específico molar constante e massa molar
. Vamos usar conservação de energia e a definição
– Bloco 1: massa
– Bloco 2: massa
Pede-se a variação de entropia total do sistema, assumindo calor específico molar constante
Passo 2
Calculamos o número de mols de cada bloco e seu calor específico total:
Logo os calores específicos a pressão constante são
Passo 3
Como o sistema é isolado, a energia cedida por um bloco é absorvida pelo outro. Da conservação de energia térmica:
Resolvendo para
:
Passo 4
Calculamos a variação de entropia de cada bloco usando
:
Para o bloco 1 (esfria):
Para o bloco 2 (aquece):
Passo 5
A variação de entropia total do sistema é a soma: