Em um experimento, 150 g de alumínio a 95^circ C são misturados com 75,0 g de água a 15,0^circ C, com a mistura isolada termicamente.
Yual é a variaçao de entropia:
i) Do alumínio? (5%)

Passo 1

Vamos resolver um exercício de termodinâmica onde misturamos 150 g de alumínio a com 75 g de água a , mantendo a mistura isolada termicamente. O objetivo aqui é encontrar a variação de entropia ( ) do alumínio. Para isso, vamos precisar usar conceitos de troca de calor e a fórmula da variação de entropia.

Passo 2

Primeiro, precisamos determinar a temperatura final de equilíbrio ( mAl cdot cAl cdot (Tf - TAl inicial) + mH2O cdot cH2O cdot (Tf - TH2O inicial) = 0 ) da mistura. Como o sistema está isolado termicamente, o calor perdido pelo alumínio será igual ao calor ganho pela água.
A equação de equilíbrio térmico é:
0,150 cdot 900 cdot (Tf - 368,15) + 0,075 cdot 4186 cdot (Tf - 288,15) = 0
Onde:
  • 135 cdot (Tf - 368,15) + 314 cdot (Tf - 288,15) = 0
  • 135Tf - 135 cdot 368,15 + 314Tf - 314 cdot 288,15 = 0
  • 449Tf = 135 cdot 368,15 + 314 cdot 288,15
  • 449Tf = 49.700,25 + 90.393,1
  • 449Tf = 140.093,35
  • Tf = 140.093,35449 approx 312,24 , K
Substituindo os valores:
Tf approx 312,24 , K - 273,15 approx 39,09°C
Resolvendo a equação:
Convertendo para Celsius:

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de entropia ( De) do alumínio. A fórmula para a variação de entropia quando há troca de calor é:
De
Onde:
  • De
  • De
Substituindo os valores:

Resposta

A variação de entropia do alumínio é aproximadamente .

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