(2 PONTOS) Uma bala de prata de 13 g choca-se verticalmente com uma proteção de aço, com uma velocidade inicial
e temperatura de
. Supondo que a proteção não sofra nenhuma deformação, e que toda a energia cinética da bala transformou-se em calor após a colisão, determine a variação de entropia da bala até atingir sua temperatura final. Dados
; Cag sólido
;
.
Passo 1
O enunciado dá uma bala de prata de massa
g que choca-se com velocidade inicial
m/s e temperatura inicial
. Toda a energia cinética é convertida em calor na bala, sem deformação da proteção. Queremos a variação de entropia
da bala até sua temperatura final. O conteúdo envolve conservação de energia, calor sensível, calor latente e cálculo de entropia por integração de
.
Passo 2
Calculamos a energia cinética e convertemos para calor em calororias.
Convertendo para calorias
Passo 3
Determinamos quanto dessa energia aquece o sólido até a fusão a
, funde-o, e eleva o líquido até a temperatura final
.
- Calor para aquecer sólido de
a :
- Calor de fusão total:
- Energia restante para aquecer o líquido:
- A elevação de temperatura do líquido:
Portanto a temperatura final em Kelvin é
Passo 4
Calculamos a entropia absorvida ao aquecer o sólido de
a
:
Passo 5
Calculamos a entropia de fusão à temperatura constante
:
Passo 6
Calculamos a entropia ao aquecer o líquido de
a
:
Passo 7
Somamos todas as contribuições e convertemos para
:
Resposta
A variação de entropia da bala é aproximadamente
.