Calcular a variação de entropia quando 50 g de água a
são despejados sobre 100 g de água a
, num vaso termicamente isolado. Sabe-se que
. R:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica. A gente precisa calcular a variação de entropia quando 50 g de água a
são misturados com 100 g de água a
num vaso isolado termicamente. Para isso, vamos precisar usar conceitos de calorimetria e entropia, além da capacidade calorífica molar da água que já foi fornecida.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a temperatura de equilíbrio (
) quando as duas quantidades de água se misturam. Como o vaso é isolado, não troca calor com o ambiente, então o calor perdido pela água quente é igual ao calor ganho pela água fria.
A fórmula que usamos aqui é:
Onde:
-
(água quente) -
-
(água fria) -
-
é a capacidade calorífica molar
Como a capacidade calorífica molar (
) é a mesma para ambas as quantidades de água e elas se cancelam na equação.
Resolvendo a equação:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia para cada quantidade de água. A fórmula para a variação de entropia (
) é:
Onde:
-
é o número de mols -
é a temperatura final -
é a temperatura inicial -
é a capacidade calorífica molar
Primeiro, calculamos o número de mols de cada quantidade de água. Sabemos que a massa molar da água (
) é aproximadamente 18 g/mol.
Para 50 g de água:
Para 100 g de água:
Passo 4
Agora, calculamos a variação de entropia para cada quantidade:
Para a água quente (50 g):
(Note que converti as temperaturas para Kelvin:
e
)
Para a água fria (100 g):
(
)
Calculando os logaritmos:
Resposta
A variação total de entropia é:
Exercícios relacionados
Calcular o aumento de entropia quando
de um gás perfeito monoatômico, com
, é aquecido de 300 K até 600 K e simultaneamente se expande de 30,0 L a
Café | Vinho | Água do mar | |
---|---|---|---|
|
|
I |
|
|
II |
|
III |
Meio | IV | V | básico |
As informações que completam corretamente as lacunas I a V na tabela são, respectivamente:
a) I: ; II:
; III:
; IV: ácido; V: ácido
b) I: ; II:
; III:
: ácido; V: ácido
c) I: ; II:
; III:
; IV: básico; V: ácido
d) I: ; II:
; III:
: ácido; V: básico
e) I: ; II:
; III:
; IV: ácido; V: básico
a) I:
b) I:
c) I:
d) I:
e) I:
Um sistema sofre um processo no qual a variação de sua entropia é
. Durante o processo,
de calor é fornecido ao sistema a 500 K . O processo é termodinamicamente reversível? Justifique a conclusão. R: Não
Dados para o
(g, 10 bar) Fonte: NIST
|
|
|
---|---|---|
299 | 0,40292 | 29,583 |
300 | 0,40155 | 29,580 |
301 | 0,40018 | 29,577 |
calcule o coeficiente Joule-Thomson para o nitrogênio a 300K. Qual seria a temperatura final de uma amostra de nitrogênio, inicialmente a 300 K e 10 bar, forçada de modo isoentálpico através de um estrangulamento que reduz a sua pressão a 1 bar?
.