Uma barra de latão está em contato com um reservatório térmico a
em um dos extremos e no outro com um reservatório a
. a) Calcule a variação total de entropia causada pela condução de 1200 cal através da barra. b) A entropia da barra muda durante o processo?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma barra de latão conectada a dois reservatórios térmicos: um quente a
e outro frio a
. A gente precisa calcular a variação total de entropia quando 1200 cal de calor passam pela barra e também ver se a entropia da barra muda durante esse processo. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, principalmente sobre entropia e transferência de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas de termodinâmica a gente trabalha com Kelvin mesmo. A conversão é simples: basta somar 273,15.
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia para cada reservatório. A fórmula básica para variação de entropia (
) em relação à transferência de calor (
) é:
Mas atenção: o reservatório quente está perdendo calor, então a variação de entropia dele será negativa. Já o recebedor de calor (reservatório frio) está ganhando calor, então a variação de entropia será positiva.
Passo 4
Vamos calcular cada parte:
Reservatório Quente:
Reservatório Frio:
Passo 5
Para achar a variação total de entropia do sistema (barra + reservatórios), a gente soma as variações individuais:
Passo 6
Agora, vamos responder à parte b: A entropia da barra muda durante o processo?
Como a barra está apenas conduzindo calor de um reservatório para outro sem armazenar energia, a entropia dela não muda. O que muda é a entropia dos reservatórios.
Resposta
a) A variação total de entropia causada pela condução de 1200 cal através da barra é de aproximadamente
.
b) Não, a entropia da barra não muda durante o processo.