É possível remover energia, na forma de calor, de água à temperatura de congelamento
à pressão atmosférica), ou mesmo abaixo dessa temperatura, sem que a água congele; quando isso acontece, dizemos que a água está super-resfriada. Suponha que uma gota d’água de)1,00 \mathrm{~g}
25,00^{\circ} \mathrm{C}
2220 \mathrm{~J} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K}$.
Passo 1
O enunciado pede a variação de entropia da gota de água quando ela parte de
(água líquida) e termina como gelo a
. Para calcular isso reversivelmente, imaginamos três etapas:
- Resfriar a água líquida de
até . - Congelar a
(liberando calor latente). - Aquecer o gelo de
de volta a .
Usaremos
– Calor específico da água:(valor-padrão)
– Calor latente de fusão da água:
– Calor específico do gelo:
– Massa da gota:.
Passo 2
Variação de entropia ao resfriar a água de
a
:
Substituindo:
Passo 3
Variação de entropia ao congelar à
:
Passo 4
Variação de entropia ao aquecer o gelo de
a
:
Substituindo:
Passo 5
Soma das três contribuições: