Um bloco de cobre de massa igual a 1000 g , a , dissipa calor para o ar atmosférico até atingir o equilíbrio térmico. Sabendo que a temperatura do ar é de , determinar a variação de entropia no processo. Considere que o ar atmosférico atua como um reservatório térmico de temperatura constante e que absorve calor do bloco de cobre reversivelmente. Dado para o cobre: .

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre um bloco de cobre que está quente e perde calor para o ar até ficar na mesma temperatura. A matéria que vamos usar aqui é termodinâmica, especificamente o conceito de entropia. Para resolver, vamos precisar entender como calcular a variação de entropia quando o cobre esfria e o ar aquece, considerando que o ar está como um reservatório térmico de temperatura constante.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Massa do cobre,
  • Temperatura inicial do cobre,
  • Temperatura final do cobre e do ar,
  • Calor específico do cobre,
  • Temperatura do ar,
Vamos começar convertendo as temperaturas para Kelvin, já que nas fórmulas de termodinâmica usamos Kelvin.

Passo 3

Converter Celsius para Kelvin:

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de calor que o cobre perde ao esfriar. A fórmula para isso é:
Onde:
  • é o calor transferido,
  • é a massa,
  • é o calor específico,
  • é a variação de temperatura.

Passo 5

Calculando :
(O sinal negativo indica que o cobre está perdendo calor.)

Passo 6

Agora, substituímos na fórmula do calor:
Esse valor negativo mostra que o cobre está cedendo 28.800 J de calor para o ar.

Passo 7

Para encontrar a variação de entropia, usamos a fórmula:
óó
Aqui, o ar é o reservatório térmico a temperatura constante e absorve o calor .

Passo 8

Substituindo os valores na fórmula:

Resposta

A variação de entropia no processo é aproximadamente .

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