Exemplo 1: Calcular a variação de entropia nas seguintes transições de fase:
fusão de
de gelo no seu ponto normal de fusão (
e 1,0atm). O calor de fusão do gelo é 79,7cal/g.
fusão de
Passo 1
O enunciado pede: calcular a variação de entropia na fusão de
de gelo no ponto normal de fusão (
e
).
Informações fornecidas:
Informações fornecidas:
- massa:
, - calor de fusão do gelo (calor latente de fusão específico):
, - processo ocorre à temperatura de fusão do gelo:
.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar. Para uma mudança de fase ocorrendo reversivelmente a temperatura constante, a variação de entropia é dada por
onde:
-
é a variação de entropia (unidade no SI: ), -
é o calor absorvido reversivelmente pelo sistema durante a transformação (unidade no SI: ), -
é a temperatura absoluta em kelvin ( ) na qual ocorre a troca de calor.
Como a fusão é uma mudança de fase à temperatura constante, o calor trocado é o calor latente multiplicado pela massa:
onde
é o calor de fusão por unidade de massa (aqui dado em
). Observação prática: vamos converter calorias para joules antes de calcular
, usando
. Também converteremos a temperatura de
para kelvin.
Passo 3
Calcular o calor absorvido
em calorias:
Expliquei passo a passo: multiplicou-se a massa pelos
para obter calor em calorias.
Passo 4
Converter
para joules usando
:
Arredondamentos posteriores serão feitos só na resposta final.
Passo 5
Converter a temperatura para kelvin. Para
,
Importante: ao usar a fórmula
é obrigatório usar temperatura absoluta (
).
Passo 6
Calcular a variação de entropia em
:
Mostrei a divisão direta entre o calor em joules e a temperatura em kelvin. A unidade resulta em
, coerente com entropia.
Passo 7
Se quiser manter a unidade de calor original (calorias), também é possível expressar
em
sem converter para joules:
Esses dois números são equivalentes via o fator
.
Passo 8
Interpretação curta e incentivo: a variação de entropia é positiva porque ao fundir o gelo as moléculas ganham mais desordem (mais microestados acessíveis). Boa! Isso é exatamente o que se espera para fusão. Está indo bem — com prática esses passos ficam automáticos na prova.