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 15^circ C a 70^circ C. 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:
De
onde:
  • De é a variação de entropia,
  • m é a massa do material,
  • c é a capacidade térmica específica,
  • Tfinal e Tinicial 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.
Tinicial = 15°C = 288,15 , K
Tfinal = 70°C = 343,15 , K

Passo 5

Agora, vamos precisar das capacidades térmicas específicas de cada material:
  • Silício ( cSi approx 700 , J/(kg·K)),
  • Cobre ( cCu approx 385 , J/(kg·K)),
  • Cloreto de polivinila ( cPVC approx 1000 , J/(kg·K)).

Passo 6

Calculando a variação de entropia para o silício:
De
De

Passo 7

Calculando a variação de entropia para o cobre:
De
De

Passo 8

Calculando a variação de entropia para o plástico (PVC):
De
De

Passo 9

Agora, somamos todas as variações de entropia para obter a variação total do chip:
De

Resposta

A variação de entropia do chip é aproximadamente 16,23 , J/K.

Exercícios relacionados