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 era gelo inicialmente?

Passo 1

Então, resumindo: a gente tem 400 g de gelo a 0 °C e 680 g de água a 18 °C num recipiente de paredes diatérmicas, que é colocado em contato com um reservatório a 93 °C até dar aquele equilíbrião. Matéria: Termodinâmica – Entropia.
O que precisamos usar? A definição fundamental
De<a S=integralde<a Qrm revT,
mais as fórmulas específicas pra mudança de fase (a temperatura constante)
De<a Srm fusão=m,LfTã
e pra aquecimento sem mudança de fase
De<a Srm aquec=m,clnTfTi,

Passo 2

Anota aí os dados em SI e as constantes:
  • Massa do gelo: m=0.4,kg
  • Trm fusão=0,^circC=273.15,ãK
  • Tf=93,^circC=366.15,K
  • Calor latente de fusão: Lf=3.34times10^5,J/kg
  • Calor específico da água líquida: c=4.186times10^3,J/(kg·K)

Passo 3

Calcula a entropia da fusão (gelo → água a 0 °C):
De<a Srm fusão =m,LfTrm fusão =0.4times3.34times10^5273.15 approx489.1 J/K ãã

Passo 4

Calcula a entropia do aquecimento da água (de 0 °C a 93 °C):
De<a Srm aquec =m,cintegralTi^TfdTT =m,clnTfTi =0.4times4.186times10^3timesln366.15273.15 approx491.9 J/K

Passo 5

Agora soma as duas contribuições:
De<a Srm total =De<a Srm fusão+De<a Srm aquec approx489.1+491.9 =981.0 J/K ã

Resposta

De<a Sapprox981.0 J/K

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