Suponha que tenhamos
de água a uma temperatura de
. Colocamos a água no congelador, e é removido calor suficiente da água para congelá-la por completo a uma temperatura de
. Qual é a variação da entropia do sistema água-gelo durante o processo de congelamento? Qual o sinal (+ ou -)? (Dado:
)
Passo 1
O enunciado dá massa
de água a
que congela totalmente, permanecendo a
. O conteúdo é mudança de fase isotérmica e cálculo de entropia. Para isso precisamos usar a definição de entropia em processo reversível
o calor latente de fusão
e a temperatura absoluta
.
Passo 2
Durante a congelação reversível, o sistema libera calor
onde
. O sinal negativo indica saída de calor do sistema.
Passo 3
Convertendo a temperatura para a escala Kelvin, temos
Passo 4
Integrando
de forma isotérmica, obtemos
Resposta
A variação de entropia do sistema água–gelo é
ou seja, negativa.