Calcular a variação de entropia durante a fusão do gelo a 273 K e a vaporização da água a 373 K . Qual é a razão física que explica que uma é maior que a outra.
Passo 1
Então, vamos por partes! A questão pede para calcular a variação de entropia durante dois processos: a fusão do gelo a 273 K e a vaporização da água a 373 K. Além disso, precisamos entender por que uma variação é maior que a outra. Vamos trabalhar com conceitos de termodinâmica, especificamente sobre entropia e mudanças de fase.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. Entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Quando ocorre uma mudança de fase, como derreter gelo ou vaporizar água, a entropia do sistema muda.
Passo 3
A fórmula para calcular a variação de entropia (
) durante uma mudança de fase é:
Onde:
-
é a entalpia de mudança de fase (calor latente). -
é a temperatura na qual a mudança ocorre.
Passo 4
Vamos calcular primeiro a variação de entropia para a fusão do gelo.
- Entalpia de fusão do gelo (
): aproximadamente ou . - Temperatura (
): .
Aplicando a fórmula:
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de entropia para a vaporização da água.
- Entalpia de vaporização da água (
): aproximadamente ou . - Temperatura (
): .
Aplicando a fórmula:
Passo 6
Comparando os dois resultados:
- Fusão do gelo:
- Vaporização da água:
A variação de entropia na vaporização é maior que na fusão.
Resposta
A variação de entropia durante a fusão do gelo a 273 K é aproximadamente
e durante a vaporização da água a 373 K é aproximadamente
. A razão física para a maior variação de entropia na vaporização é que, ao se transformar em vapor, as moléculas de água ganham muito mais liberdade de movimento e ficam muito mais desordenadas comparado ao processo de fusão, onde o aumento na desordem é menor.