Calcule a variação de entropia na transformação gelo vapor , a 1,0atm de pressão. Dados para a água: ebulição fusão vaporização .
Passo 1
Vamos resolver o problema de calcular a variação de entropia na transformação do gelo a para o vapor a , sob pressão de 1,0 atm. Para isso, vamos usar os conceitos de termodinâmica relacionados à entropia e às mudanças de fase da água. Precisaremos dos valores de capacidades caloríficas, entalpia de fusão e vaporização, além das temperaturas de fusão e ebulição fornecidas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as etapas da transformação:
Aquecimento do gelo de até (não há mudança de temperatura).
Fusão do gelo a para virar água líquida.
Aquecimento da água líquida de até .
Vaporização da água a para virar vapor.
Aquecimento do vapor de até .
Vamos calcular a variação de entropia em cada uma dessas etapas e somá-las para obter a variação total.
Passo 3
Etapa 2: Fusão do gelo
A variação de entropia durante a fusão pode ser calculada usando a fórmula:
ããã
Onde:
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Calculando:
ã
Passo 4
Etapa 3: Aquecimento da água líquida de a
A variação de entropia durante o aquecimento pode ser calculada pela integral da capacidade calorífica sobre a temperatura:
á
Onde:
Calculando:
á
Passo 5
Etapa 4: Vaporização da água
A variação de entropia durante a vaporização é dada por:
çãçãçã
Onde:
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Calculando:
çã
Passo 6
Etapa 5: Aquecimento do vapor de a
Aqui, usamos novamente a fórmula da variação de entropia para aquecimento:
Onde:
Calculando:
Passo 7
Somando todas as variações de entropia:
ãáçã
Substituindo os valores:
Resposta
A variação total de entropia na transformação do gelo a para o vapor a é aproximadamente .