-4
Qual é a variação de entropia de uma colher de sopa de água, com uma massa de 5,00 \mathrm{~g}, que evapora totalmente ao ser colocada em uma placa quente cuja temperatura está ligeiramente acima do ponto de ebulição da água?

Passo 1

O enunciado dá uma colher de água com massa m=5{,}00 g que evapora totalmente a uma temperatura ligeiramente acima do ponto de ebulição da água. O conteúdo aqui é termodinâmica de equilíbrio: ao evaporar à temperatura constante T\approx100\,^\circ\mathrm{C}=373\,\mathrm{K}, a variação de entropia relaciona-se ao calor latente de vaporização.

Passo 2

Para evaporar a água precisamos fornecer o calor latente de vaporização. A entalpia (ou calor) de vaporização da água a 373\,\mathrm{K} é aproximadamente
L = 2{,}26\times10^{6}\,\mathrm{J/kg}.

Passo 3

O calor absorvido pela massa m é
Q = m \cdot L
onde m = 5{,}00,g = 0{,}00500,kg. Logo,
Q = 0{,}00500\;\mathrm{kg} \times 2{,}26 \times 10^{6}\;\mathrm{J/kg} = 1{,}13 \times 10^{4}\;\mathrm{J}.

Passo 4

Como o processo ocorre (aproximadamente) reversivelmente a temperatura constante T=373\,\mathrm{K}, a variação de entropia da água é
\Delta S = \frac{Q}{T} = \frac{1{,}13\times10^{4}\;\mathrm{J}}{373\;\mathrm{K}} \approx 30{,}3\;\mathrm{J/K}.

Resposta

A variação de entropia da colher de água ao evaporar é de aproximadamente 30{,}3\;\mathrm{J/K}.

Exercícios relacionados