A água líquida possui
; o seu ponto de fusão é
e o calor de fusão a pressão constante é
. O ponto de ebulição é
e o calor de vaporização é
. Considerando essas informações, calcule a variação de entropia molar para a transformação:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A questão pede para calcular a variação de entropia molar quando o gelo a 0°C e 1 atm se transforma em vapor a 100°C e 1 atm. Para isso, vamos precisar entender sobre entalpia de fusão, entalpia de vaporização e a capacidade calorífica a pressão constante. Vamos dividir o processo em três etapas: derretimento do gelo, aquecimento da água e vaporização.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a variação de entropia durante o derretimento do gelo. A fórmula para a variação de entropia é:
Onde:
-
(entalpia de fusão) -
(temperatura de fusão em Kelvin)
Convertendo
para J/mol:
Agora, substituindo na fórmula:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia durante o aquecimento da água de 0°C a 100°C. A fórmula é:
Onde:
-
(capacidade calorífica a pressão constante) -
(0°C) -
(100°C)
Substituindo na fórmula:
Calculando o logaritmo:
Então:
Passo 4
Por fim, vamos calcular a variação de entropia durante a vaporização da água a 100°C. A fórmula é:
Onde:
-
(entalpia de vaporização) -
(temperatura de vaporização em Kelvin)
Convertendo
para J/mol:
Agora, substituindo na fórmula:
Resposta
A variação total de entropia molar para a transformação do gelo a 0°C e 1 atm em vapor a 100°C e 1 atm é aproximadamente
.