Em um recipiente de paredes diatérmicas (permite a troca de calor) e de capacidade térmica desprezível, são colocados 400 g de gelo a 0^circ C e 680 g de água a 18^circ C. Em seguida, o recipiente é colocado em contato com um reservatório térmico a uma temperatura de 93^circ C, até que o recipiente (mais o seu conteúdo) atinja o equilibrio térmico.
Atenção! Para esta questão, utilize o ponto (.) como separador decimal.
Qual é a variação na entropia da água, em J/K, que inicialmente estava a 18^circ C ?

Passo 1

Beleza, aqui o enunciado é de termodinâmica: temos 400 g de gelo a 0 °C e 680 g de água a 18 °C num recipiente diatérmico que vai ficar em contato com um reservatório a 93 °C até chegar nesse equilíbrio. O que pedem é só a variação de entropia ΔS da porção de água que começou a 18 °C. Pra resolver a gente vai precisar da definição de entropia para calor reversível e da fórmula de calor específico da água.

Passo 2

Primeiro converte tudo pra Kelvin, porque entropia exige T em K:
Ti = 18 + 273 = 291 K, Tf = 93 + 273 = 366 K

Passo 3

A variação de entropia ao esquentar reversivelmente um corpo é
De<a S ;=;integralTi^Tfde<a QrevT;=;m,c,ln!l(TfTir),
Aqui m=0.68 kg e c=4.186times10^3 J/(kgcdot K) (calor específico da água).

Passo 4

Calcula o ln e multiplica:
ln!l(tfrac366291r)approx0.228,, m,c=0.68cdot4186approx2846.5 J/K
De<a S approx 2846.5times0.228 approx 649 J/K

Resposta

A variação de entropia da água que estava a 18 °C é aproximadamente
boxed6.5times10^2 J/K

Exercícios relacionados