Em um experimento, 151 g de alumínio (com um calor específico de
) a
são misturados com 44 g de água (com um calor especifico de
) a
, com a mistura isolada termicamente. Qual é a variação de entropia do sistema alumínio-água?
Resposta:
Passo 1
O problema envolve misturar termicamente 151 g de alumínio a 100 °C com 44 g de água a 19 °C num sistema isolado. Vamos usar conservação de energia para achar a temperatura de equilíbrio e depois calcular a variação de entropia de cada parte, usando que para calor específico constante
Passo 2
Primeiro calculamos as capacidades térmicas (produtos massa·calor específico). Para o alumínio temos
E para a água:
Passo 3
Como o sistema é termicamente isolado, o calor perdido pelo alumínio é ganho pela água:
Logo
Passo 4
Agora calculamos a variação de entropia de cada parte integrando
:
Passo 5
Somando as duas variações de entropia obtemos a variação total do sistema alumínio–água: