A corrente elétrica de 15A é mantida durante 1 seg. em um resistor de 30 Ohms, enquanto a temperatura do resistor é conservada constante a
.
a) Qual é a variação de entropia do resistor?
a) Qual é a variação de entropia do resistor?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um resistor de 30 Ohms onde uma corrente elétrica de 15 A é mantida durante 1 segundo. A temperatura do resistor é constante, a
. A pergunta é: qual é a variação de entropia desse resistor?
Aqui, estamos lidando com conceitos de Eletrodinâmica e Termodinâmica, especificamente sobre como a energia elétrica é convertida em calor e como isso afeta a entropia do sistema. Vamos precisar calcular a quantidade de calor gerada e depois usar essa informação para encontrar a variação de entropia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de energia elétrica convertida em calor no resistor. A fórmula para a energia elétrica dissipada é:
onde
é a potência e
o tempo.
A potência elétrica
pode ser calculada usando a lei de Joule:
Substituindo os valores fornecidos:
Então, a energia dissipada em 1 segundo é:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia. A entropia relacionada ao calor transferido em um processo a temperatura constante é dada por:
onde
é o calor transferido e
é a temperatura em Kelvin.
Sabemos que o calor
é igual à energia dissipada
:
Precisamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin:
Passo 4
Agora, aplicamos os valores na fórmula da entropia:
Resposta
A variação de entropia do resistor é aproximadamente
.