Exercícios de Variação da Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica - Lista de Exercícios Resolvida

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Questão 68

Um processo conhecido na metalurgia há muitos séculos é a têmpera do aço. Este processo que consiste no esfriamento rápido do aço aquecido a altas temperaturas serve para endurecer o metal, mas deve-se tomar o cuidado de fazer o processo nas temperaturas corretas, pois ao invés de se ter um metal endurecido, podemos ter no final um material frágil. Para fazer uma têmpera, um artesão aquece uma espada de 2,0   k g de um aço até a temperatura de 1000 ° C e em seguida a resfria rapidamente em um tanque com paredes adiabáticas contendo 10   L de água inicialmente a 20 ° C . Após a têmpera o sistema espada-água atinge o equilíbrio térmico na temperatura de 50   ° C .

c á g u a = 4186 J k g . K ;   1,0   L   de água   =   1,0   k g   de água

a) Determine o calor específico deste aço.

b) Qual a variação da entropia do sistema formado pela espada e a água no processo de resfriamento do aço? Este processo é reversível? O valor obtido está de acordo com a 2º lei da termodinâmica?

Parte II – Dois termômetros são colocados em um recipiente com água a uma temperatura X. Um termômetro está calibrado na escala Celsius e o segundo na escala Fahrenheit. Sabendo que o valor indicado na escala Celsius corresponde a metade do que indicado na escala Fahrenheit, determine qual o valor desta temperatura em Kelvin. (Ponto de fusão do gelo: 0 ° C =   32 ° F   = 273   K ; ponto de ebulição da água :   100 ° C   =   212 ° F   =   373   K ).

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