(1,5 ponto) (b) Qual é a variação da entropia do sistema isolado após que a mistura na letra (a) estará em equilibrio térmico?
Dados:

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pergunta sobre a variação da entropia em um sistema isolado depois que a mistura de água e gelo atinge o equilíbrio térmico. Estamos na área de Termodinâmica, especificamente trabalhando com entropia. Para resolver isso, vamos precisar das capacidades térmicas da água e do gelo, além do calor de fusão da água.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a entropia ( ) é uma medida da desordem do sistema e é calculada usando a fórmula:
onde é a quantidade de calor trocada de forma reversível e é a temperatura absoluta.

Passo 3

Como o sistema está isolado, a quantidade total de calor ganho por uma parte deve ser igual à quantidade de calor perdida por outra. Temos água esfriando e gelo aquecendo até chegar a uma temperatura de equilíbrio.
Vamos calcular o calor envolvido na mudança de temperatura da água e do gelo, além do calor de fusão necessário para derreter o gelo.
Primeiro, calculamos o calor que a água perde ao esfriar:
ááá
Depois, o calor que o gelo ganha ao aquecer:
E o calor necessário para derreter o gelo:
ãã

Passo 4

Agora, vamos calcular as variações de entropia para cada parte. A entropia da água que esfria diminui:
áá
A entropia do gelo que aquece aumenta:
ã
A variação total da entropia do sistema isolado será a soma dessas duas variações:
á

Resposta

A variação total da entropia do sistema isolado após a mistura atingir o equilíbrio térmico é positiva, indicando um aumento na desordem do sistema.

Exercícios relacionados

Um sistema com de gás monatômico usa o ciclo ABCA .
(0,75 pontos) (b) Calcule trabalho de e o ciclo inteiro.
Dados: lit, , e
Uma pessoa gera calor a uma taxa média de 84 W quando está em repouso. Assumindo que desse calor é perdido a partir da cabeça, e desprezando a perda de calor por radiação, determine a temperatura média da superfície da cabeça, quando esta não está coberta e é submetida a um vento a e 25 . A cabeça pode ser aproximada por uma esfera de 30 cm de diâmetro. (R: )
11-6 Considere um involucro cilíndrico e representando as bases interna e superior e as superficies laterais, respectivamente. Usando a razăo de comprimento de diâmetro , determine (a) a express$o para o fator de forma entre a base c a superficie lateral e (b) o valor do fator de forma para .
ПาCURA P13-x
Uma amostra de de um gás ideal monoatômico de massa molar hipotética inicialmente a uma pressão de e uma temperatura de 300 K , é submetida a uma expansão isobárica até que seu volume seja quintuplicado. Encontre:
( 0,5 pontos) (b) O trabalho feito pelo gás durante o processo acima mencionado.