É possível remover energia da água na forma de calor na temperatura de congelamento
à pressão atmosférica) ou mesmo abaixo dessa temperatura sem que a água congele; quando isso acontece, dizemos que a água está super-resfriada. Suponha que uma gota dResposta:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre super-resfriamento da água, que é quando a água é resfriada abaixo do ponto de congelamento (0°C) sem virar gelo. A gente vai usar conceitos de termodinâmica, especificamente de entropia. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a mudança na entropia quando removemos calor de uma gota de água super-resfriada.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entropia. Entropia é uma medida da desordem de um sistema. Quando removemos calor de um sistema, a entropia geralmente diminui porque o sistema fica mais ordenado. A fórmula básica para calcular a mudança de entropia (
) quando uma quantidade de calor (
) é removida a uma temperatura constante (
) é:
Aqui,
é o calor removido (positivo se é absorvido pelo sistema, negativo se é liberado) e
é a temperatura absoluta em Kelvin.
Passo 3
No caso do super-resfriamento, estamos retirando calor da água. Isso significa que o
vai ser negativo porque estamos retirando energia do sistema. Precisamos também converter a temperatura de Celsius para Kelvin para usar na fórmula. A conversão é:
Então, se a temperatura é 0°C, em Kelvin fica:
Passo 4
Agora, vamos aplicar os valores na fórmula da mudança de entropia. Sabemos que:
Substituindo os valores:
Passo 5
Fazendo a conta:
No entanto, parece que há uma discrepância com o valor fornecido. É possível que hajam mais detalhes no enunciado original, como a massa da gota ou a capacidade térmica específica da água, que influenciam no cálculo final da entropia.
Resposta
A mudança de entropia é aproximadamente
.