Exercício 08: 2 kg de gelo a
são misturados em um recipiente isolado com 12 kg de água a
. Estime a temperatura final da mistura e a variação de entropia líquida.
Passo 1
O enunciado diz que temos
,kg de gelo a
misturados, em recipiente isolado, com
,kg de água a
. Pedem (a) a temperatura de equilíbrio
e (b) a variação de entropia total
.
Conteúdo necessário: conservação de energia (calorimetria) e cálculo de entropia via .
Conteúdo necessário: conservação de energia (calorimetria) e cálculo de entropia via
Passo 2
Primeiro verificamos que o equilíbrio ocorrerá com todo o gelo derretido (isto é,
). Montamos o balanço de energia:
— Ganhos do gelo:
. aquecimento de
até
:
— Ganhos do gelo:
— Perda da água quente (de
até
):
Como não há troca com o meio,
Passo 3
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora calculamos
em duas partes:
(a) gelo
água a
:
. aquecimento de
até
:
Somando,
Passo 5
(b) água de
até
:
Passo 6
A variação líquida de entropia é
Resposta
A temperatura final da mistura é aproximadamente
e a variação líquida de entropia é cerca de
.