Exercícios Resolvidos de Variação da Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

PUCRIO, Física 2- FIS1041, P4 - 2018.2, Questão 1

Que quantidade de calor é necessário fornecer para transformar um bloco de 50 gramas de gelo a - 20 ° C em água a + 30 ° C ? Qual a variação da entropia neste processo?

Passo 1

Pessoal quando temos um cubo de gelo se transformando em água, temos dois tipos de calor envolvido, o calor latente e o calor sensível. Ocorrem três diferentes etapas a transformação do gelo até a temperatura de 0 ° C , depois ocorre a transformação física do gelo em água (calor latente) para então chegar a temperatura final de 30 ° C .

Q T   =   Q 1 + Q 2 + Q 3   =   m c g e l o T 1   +   m L f   +   m c á g u a T 2  

Q T   =   0,05     2,22 x 103   x   20   +   333 x 103   +   4,186 x 103   x   30

Q T =   0,05   (   44400   +   333000   +   125580 )  

Q T   =   25149 J  

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

A variação de entropia no processo pode ser calculada como

Δ S T   =   Δ S 1 +   Δ S 2 +   Δ S 3   =   m c g e l o l n T 0 T - 20   + m L f T 0   +   m c á g u a l n   ( T 30 T 0 )  

T - 20   =   253   K   ,

T 0 =   373 K   ,

  T 30 =   303   K  

Logo a soma da entropia

Δ S T   =   8,45   +   60,99   +   21,82   = 91,26   J / K  

Resposta

a) Q T   =   25149 J  

b) 91,26   J / K

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