Que sistema tem entropia mais elevada? (a) Uma cozinha limpa ou uma cozinha suja? (b) Um quadro negro escrito ou um quadro negro completamente limpo?
© 1 g de gelo a
ou 10 g de gelo a
? (d) 1 g de gelo a 0 K ou 10 g de gelo a 0 K ? (e) 10 g de álcool etilico,
, a
(aproximadamente a temperatura ambiente) ou 10 g de álcool etilico a
(aproximadamente a temperatura de uma bebida gelada)?
© 1 g de gelo a
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nessa questão que pergunta qual sistema tem a entropia mais elevada em diferentes situações. A matéria que estamos lidando aqui é Entropia, que é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Para resolver isso, vamos comparar cada par de sistemas apresentado e analisar qual deles é mais desordenado ou possui mais maneiras de existir, ou seja, maior entropia.
Passo 2
Parte (a): Uma cozinha limpa ou uma cozinha suja?
Entropia está relacionada à desordem. Uma cozinha suja geralmente tem mais bagunça, utensílios desorganizados, etc., o que significa mais possibilidades de arrumação. Assim, a cozinha suja tem maior entropia.
Passo 3
Parte (b): Um quadro negro escrito ou um quadro negro completamente limpo?
Um quadro negro escrito tem mais marcas, giz espalhado, e possivelmente mais desordem dependendo do estado das escritas. Já o quadro limpo está mais ordenado. Portanto, o quadro negro escrito tem maior entropia.
Passo 4
Parte ©: 1 g de gelo a
ou 10 g de gelo a
?
A entropia também depende da quantidade de matéria. Mais massa significa mais moléculas em movimento, aumentando as possibilidades de arranjos. Logo, 10 g de gelo a
têm maior entropia do que 1 g na mesma temperatura.
Passo 5
Parte (d): 1 g de gelo a 0 K ou 10 g de gelo a 0 K?
A temperatura de 0 K é o zero absoluto, onde a entropia é mínima. Mesmo assim, mais massa ainda implica mais moléculas, então 10 g de gelo a 0 K possuem uma entropia maior do que 1 g na mesma condição.
Passo 6
Parte (e): 10 g de álcool etílico,
, a
ou 10 g de álcool etílico a
?
Temperaturas mais altas aumentam a energia das moléculas, permitindo mais movimentos e, consequentemente, mais desordem. Portanto, 10 g de álcool etílico a
têm maior entropia do que a mesma quantidade a
.
Resposta
(a) A cozinha suja tem maior entropia.
(b) O quadro negro escrito tem maior entropia.
© 10 g de gelo a
têm maior entropia.
(d) 10 g de gelo a 0 K têm maior entropia.
(e) 10 g de álcool etílico a
têm maior entropia.