Calcule a variação de entropia do sistema, meio ambiente e universo que acompanha o processo de fusão do gelo, quando a temperatura do meio externo, em contato diatérmico com o sistema, é de , sabendo que . Repita o cálculo para o caso da fusão do gelo em contato com o meio externo a uma temperatura de , supondo que a entalpia de fusão permaneça constante.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica sobre a variação de entropia durante a fusão do gelo. A gente vai precisar entender como calcular a entropia do sistema (o gelo), do meio ambiente e do universo inteiro durante esse processo. Para isso, vamos usar a fórmula que relaciona a variação de entropia com a entalpia de fusão e a temperatura.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a temperatura precisa estar na escala Kelvin para fazer os cálculos direitinho. Aí, a gente converte as temperaturas dadas de Celsius para Kelvin.
  • Caso 1:
  • Caso 2:

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de entropia do sistema, que nesse caso é o gelo se transformando em água. A fórmula que usamos é:
Onde:
  • é a temperatura em Kelvin
Vamos calcular para os dois casos:
  • Caso 1:
  • Caso 2:

Passo 4

Agora, vamos ver a variação de entropia do meio ambiente. Como o ambiente fornece calor para o sistema, a entropia do ambiente diminui. A fórmula é:
Calculando para os dois casos:
  • Caso 1:
  • Caso 2:

Passo 5

Por fim, vamos calcular a variação de entropia do universo, que é a soma da variação da entropia do sistema e da do ambiente:
Fazendo as contas:
  • Caso 1:
  • Caso 2:

Resposta

A variação de entropia do sistema é aproximadamente para e para . A variação de entropia do meio ambiente é o oposto, e respectivamente. A variação total de entropia do universo é zero em ambos os casos.

Exercícios relacionados

A partir dos seguintes dados, calcule para as seguintes transições:
Substância Fórmula vap
Acetona 56,2 29,1
Etanol 78,3 43,5
Água 100,0 40,7
1 mol de água supergelada congela nesta mesma temperatura. Calcule a variação de entropia associada a este processo, decompondo-o numa sequência de 3 etapas: aquecimento da água líquida de a , congelamento da água a , resfriamento do gelo de a . Dados: calor de fusão 1437 cal, capacidades caloríficas: água , gelo .
Calcule a variação de entropia do sistema quando 3 moles de um gás ideal monoatômico é aquecido e comprimido desde e até e .
Compare as variações de entropia para o aquecimento de um mol de etano de 298 K a 1500 K a pressão constante se o processo for conduzido:
a) reversivelmente
b) irreversivelmente, colocando-se o gás num forno (pressão constante!) a 1500 K .
Dados: