A temperatura do filamento de uma lâmpada incandescente de tungsténio é de
. Qual variação da entropia em J/K é observada quando mantemos uma lâmpada incandescente de tungsténio de 85 W acesa por 5 minutos. Resposta com um algarismo decimal,
.
Resposta:
Passo 1
O enunciado pede a variação da entropia observada ao manter uma lâmpada incandescente ligada. Dados fornecidos: a temperatura do filamento é
, a potência elétrica é
e o tempo de funcionamento é
. Também foi dada a relação de conversão para Kelvin:
. A resposta deve ser em
com um algarismo decimal.
Passo 2
Conceito e fórmula que usaremos: quando uma quantidade de energia térmica
é transferida de forma quase reversível a uma temperatura constante
, a variação de entropia associada é dada por
Aqui
é a variação de entropia em
,
é a energia transferida em
e
é a temperatura absoluta em
. No contexto da lâmpada, assumimos a aproximação usual de que a energia fornecida pela resistência se dissipa como calor ao redor a uma temperatura aproximadamente constante do filamento, então podemos usar essa fórmula para estimar
.
Passo 3
Calcular a energia total fornecida durante o tempo dado. Primeiro converto o tempo para segundos:
A energia fornecida
é potência vezes tempo:
Passo 4
Converter a temperatura do filamento para Kelvin usando a relação fornecida:
Passo 5
Aplicar a fórmula da entropia com os valores calculados:
Fazendo a divisão obtemos aproximadamente
Passo 6
Arredondando para um algarismo decimal, conforme pedido, temos