Use os dados tabelados de
para calcular a variação de entropia para
o congelamento de
de
a
o congelamento de
Passo 1
O que o problema pede:
- Calcular a variação de entropia quando
de se congela (liquido sólido) à temperatura de .
Informações relevantes dadas e assumidas:
- Massa de amônia:
. - Temperatura do processo (ponto de fusão/congelamento):
. - Usar dados tabelados de entalpia. Peguei o valor tabulado da entalpia de fusão (mudança de fase sólido
líquido) para : . (Esse é o valor típico encontrado em tabelas termodinâmicas.) - Massa molar aproximada da amônia será usada para converter massa em mols:
(será calculada no próximo passo).
Passo 2
Conceito físico e fórmula que vamos usar (explicadinha, sem pressa):
- A variação de entropia do sistema num processo reversível é dada por
, onde: -
é a variação de entropia do sistema (em ), -
é o calor trocado reversivelmente pelo sistema (em ), -
é a temperatura absoluta (em ) à qual o processo ocorre.
-
- Para uma mudança de fase à temperatura de equilíbrio (como congelamento num ponto de fusão), o calor reversível por mol é exatamente a entalpia da transformação. Se usamos a entalpia de fusão
(definida para a transformação sólido líquido), então para o congelamento (líquido sólido) o calor absorvido pelo sistema é Assim, a variação de entropia por mol ao congelar é - Variáveis:
-
em (atenção às unidades: tabelas muitas vezes dão em ). -
em . - Depois multiplicamos
pelo número de mols para obter para a amostra dada:
-
Passo 3
Calcular o número de mols da amostra:
- Massa molar de
: - Número de mols:
Vamos calcular manualmente com poucas casas: (Detalhe de conta: .)
Passo 4
Converter
para unidades compatíveis e calcular
:
- Valor tabulado usado:
. - Aplicando a fórmula para congelamento (sinal negativo porque a fusão é positivo no sentido sólido
líquido): - Calculando:
Interpretação: cada mol de que congela perde cerca de de entropia.
Passo 5
Calcular a variação de entropia para a amostra de
:
- Multiplica-se pelo número de mols:
- Calculando:
Observação sobre algarismos significativos: os dados dados têm tipicamente 3 algarismos significativos (massa ), então reporta-se com 3 algarismos significativos: .
Passo 6
Interpretação física e conclusão motivadora:
- O sinal negativo significa que a entropia do sistema diminui ao congelar — faz sentido físico: passar de líquido (mais desordenado) para sólido (mais ordenado) reduz a entropia.
- Se quiseres, pode-se também calcular a variação de entropia do entorno (que receberá o calor liberado) e verificar que, para um processo de congelamento reversível e isotérmico, a entropia total (sistema + entorno) permanece constante; em processos reais irreversíveis a entropia total aumentaria. Mas para a questão pedida, o importante é o
do sistema.