Um quilograma de água a
é posto em contato com um enorme corpo a
. Quando a água atinge
, qual a variação de entropia da água? Do corpo? Do universo?
Passo 1
Vamos entender o problema. Temos 1 quilograma de água a
colocado em contato com um corpo enorme a
. Queremos descobrir como a entropia (uma medida de desordem) da água, do corpo e do universo muda quando a água atinge
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados à transferência de calor e variação de entropia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor (
) que a água absorve para passar de
a
. A fórmula que usamos é:
Onde:
-
é a massa da água (1 kg) -
é a capacidade térmica específica da água ( ) -
é a variação de temperatura ( )
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia da água. Como a água está sendo aquecida de
a
, sua temperatura está aumentando continuamente. A variação de entropia (
) é dada por:
Para uma mudança de temperatura com capacidade térmica constante, isso se simplifica para:
Precisamos converter as temperaturas para Kelvin:
Então:
Calculando o logaritmo:
Assim:
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de entropia do corpo enorme. Como o corpo é muito grande, sua temperatura permanece constante em
(373 K). A variação de entropia do corpo (
) é:
Aqui, o sinal negativo indica que o corpo está perdendo calor.
Então:
Passo 5
Por fim, vamos calcular a variação de entropia do universo, que é a soma das variações de entropia da água e do corpo:
Resposta
A variação de entropia da água é aproximadamente
, a do corpo é aproximadamente
, e a variação de entropia do universo é
.
Exercícios relacionados
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Determine a quantidade de calor necessária para transformar 10 g de gelo a
em vapor a
.
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) sobre um piso de concreto com uma força horizontal constante
de módulo 40 N . Em um deslocamento retilineo de modulo
, a veloci-
dade do engradado diminui de para
.
(a) Qual foi o trabalho realizado pela força e sobre que sistema esse trabalho foi realizado?
(b) Qual é o aumento da energia térmica do engradado edo piso?
dade do engradado diminui de
(a) Qual foi o trabalho realizado pela força
(b) Qual é o aumento
Um aro de borracha com uma massa
está preso à extremidade de uma corda de comprimento
. Parte do aro é ausente e a parte existente do aro está acolchoada com um material que absorve som. O aro de borracha é lançado em direção a uma parede. Se a parede estiver a uma distância de
do aro, e o aro se mover para esta parede em linha reta a
, determine quanto tempo levará para o aro chegar à parede e com qual velocidade refletida do aro colidirá com a parede.