Exercícios Resolvidos de Variação da Entropia de um Gás Ideal

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Enunciado

(Cap 20 – Ex 31) a) calcule a variação de entropia quando 1,0   k g de água a 100   ° C é vaporizado e convertido em vapor d’água a 100   ° C . (Ver a Tabela 17.4.) b) Compare sua resposta com a variação de entropia quando 1,0   k g de gelo funde-se a 0   ° C , calculada no Exemplo 20.5 (Seção 20.7). A variação de entropia é maior ou menor do que a variação de entropia na liquefação? Interprete sua resposta, usando a ideai de que a entropia esta associada ao grau de desordem de um sistema.

Passo 1

E ai meus amores, bora lá?

a) A temperatura do processo não varia, então podemos suar a seguinte equação para a variação de entropia:

∆ S = Q T

E como estamos lidando com o processo de vaporização da água, o calor envolvido na variação de entropia será o calor latente da vaporização:

Q = m L v

Substituindo na equação de entropia:

∆ S = m L v T

Passo 2

Usando o calor latente de vaporização da água e a temperatura e a massa dadas no enunciado:

∆ S = 1,00   k g ( 2256 × 10 3   J / k g ) 373,15   K

∆ S = 6,05 × 10 3   J / K

Passo 3

b) O valor da variação da entropia para o caso de vaporização da água é cinco vezes maior que o valor da variação para a fusão do gelo. O sistema mais ordenado é o gelo, já que as moléculas e os átomos estão organizados e ligados por interações de hidrogênio, ao fundir, a desordem aumenta, mas a água na forma liquida ainda está com uma certa ordem. No caso da mudança para o estado gasoso, as moléculas estão muito mais afastadas e possuem energia cinética muito maior que nos outros dois estados, o que significa maior desordem.

Resposta

∆ S = 6,05 × 10 3   J / K

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