O chip da CPU de um microcomputador consiste em 50 g de silício, 20 g de cobre e 50 g de cloreto de polivinila (material plástico). Quando a CPU é ligada, tal chip aquece-se de
a
. Qual é a variação de entropia do chip?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um chip de CPU que é composto por silício, cobre e plástico. Quando ligamos a CPU, o chip esquenta de 15°C para 70°C. Nosso objetivo aqui é descobrir qual foi a variação de entropia desse chip durante esse aquecimento. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre como calcular a variação de entropia quando algo é aquecido.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a entropia é uma medida da desordem ou da quantidade de energia dispersa em um sistema. Quando o chip esquenta, a entropia aumenta porque há mais desordem térmica.
Passo 3
Vamos calcular a variação de entropia para cada material do chip separadamente e depois somar tudo. Para isso, usamos a fórmula da variação de entropia para um processo de aquecimento a pressão constante:
onde:
-
é a variação de entropia, -
é a massa do material, -
é a capacidade térmica específica, -
e são as temperaturas final e inicial em Kelvin.
Passo 4
Vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas equações de termodinâmica usamos a escala Kelvin.
Passo 5
Agora, vamos precisar das capacidades térmicas específicas de cada material:
- Silício (
), - Cobre (
), - Cloreto de polivinila (
).
Passo 6
Calculando a variação de entropia para o silício:
Passo 7
Calculando a variação de entropia para o cobre:
Passo 8
Calculando a variação de entropia para o plástico (PVC):
Passo 9
Agora, somamos todas as variações de entropia para obter a variação total do chip:
Resposta
A variação de entropia do chip é aproximadamente
.