Calcular a variação de entropia do sistema quando 18 g de gelo a
são aquecidos, fundidos, a água líquida formada aquecida até
e vaporizada, transformando-se em 18 g de vapor d
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a variação de entropia de um sistema quando 18 gramas de gelo a -10 °C são aquecidos, derretidos, a água resultante é aquecida até 100 °C e depois vaporizada, transformando tudo em vapor. Estamos trabalhando com termodinâmica, especificamente com mudanças de fase e calor. Para resolver isso, vamos precisar usar fórmulas que relacionam calor, temperatura e variação de entropia.
Passo 2
Primeiro, vamos aquecer o gelo de -10 °C até 0 °C. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Aqui,
,
, e
.
Passo 3
Calculando
:
Passo 4
A variação de entropia para essa etapa é:
Precisamos converter a temperatura para Kelvin:
Então:
Passo 5
Agora, vamos derreter o gelo a 0 °C. Usamos o calor latente de fusão:
Onde
.
Calculando:
Passo 6
A variação de entropia para a fusão é:
Aqui,
:
Passo 7
Em seguida, aquece-se a água de 0 °C a 100 °C usando o calor sensível:
Onde
.
Calculando:
Passo 8
A variação de entropia para esse aquecimento é:
Aqui, a temperatura média pode ser considerada, mas para simplificação, usamos
:
Passo 9
Finalmente, vaporizamos a água a 100 °C usando o calor latente de vaporização:
Onde
.
Calculando:
Passo 10
A variação de entropia para a vaporização é:
Com
:
Resposta
Somando todas as variações de entropia:
A variação de entropia do sistema é aproximadamente 152,6 J/K.