Enunciado

(a) Qual é a variação de entropia de um cubo de gelo de 12,0   g que funde totalmente em um balde de água cuja temperatura está ligeiramente acima do ponto de congelamento da água? (b)Qual é a variação de entropia de uma colher de sopa de água, com uma massa de 5,00   g , que evapora totalmente ao ser colocada em uma placa quente cuja temperatura está ligeiramente acima do ponto de ebulição da água?

Passo 1

Belezoca galerinha, a malandragem dessa questão é que além de reversível, o processo também é isotérmico, sendo assim a variação da entropia ∆ S é dada pela fórmula:

∆ S = Q T

E dessa forma, para que o gelo se funda completamente, a quantidade de calor Q   necessária é dada como:

Q = L F m

Então como temos um cubo de 12   g , e o valor tabelado de L F = 333   J/g , obtemos que:

Q = 333 12

Q = 3996   J

Como a temperatura estava “ligeiramente” acima do ponto de congelamento da água 273   K , obtemos que a variação de entropia é:

Δ S = 3996 273

Δ S = 14,6    J/K

Passo 2

(b) A lógica vai ser praticamente a mesma agora, só que ao invés de fusão, estamos pensando em evaporação, o que muda é o valor da constante L F , e claro, a massa. Sendo assim, obtemos que:

Q = L F m

Q = 2256 5,00

Q = 11280   J

E mais uma vez, podemos considerar que o processo é isotérmico, e a variação de entropia (com a temperatura do sistema estando no ponto de ebulição da água, 373   K ) é dada como como

Δ S = Q T

∆ S = 11280 373

Δ S = 30,2   J/K

Resposta

(a) Δ S = 14,6   J / K .

(b) Δ S = 30,2   J / K .

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