Um quilograma de vapor a
é esfriado até obter água a
. Sabendo-se que o calor latente de vaporização é
e o calor específico da água é de
, calcule a variação de entropia do processo.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos 1 quilograma de vapor a
que é resfriado até se transformar em água a
. Precisamos calcular a variação de entropia desse processo. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, como calor latente de vaporização e calor específico. Vamos precisar das fórmulas de variação de entropia para processos de mudança de fase e resfriamento.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a massa de 1 quilograma para gramas, já que os valores de calor fornecidos estão em cal/g:
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor envolvido na condensação do vapor em água. O calor latente de vaporização (
) é a quantidade de calor necessária para transformar o vapor em líquido sem mudar a temperatura. A fórmula para esse processo é:
Onde:
Passo 4
A variação de entropia durante a condensação (
) pode ser calculada usando a fórmula:
Aqui,
deve estar em Kelvin. Convertendo
para Kelvin:
Como o sistema está perdendo calor ao condensar, a variação de entropia é negativa:
Passo 5
Depois da condensação, temos água a
que precisa ser resfriada até
. Vamos calcular o calor liberado nesse resfriamento usando a fórmula:
Onde:
Passo 6
A variação de entropia durante o resfriamento (
) é dada por:
Onde:
Calculando o logaritmo:
Passo 7
Agora, somamos as variações de entropia das duas etapas para encontrar a variação total de entropia do processo:
Resposta
A variação de entropia do processo é de aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Um refrigerador opera mediante o ciclo mostrado ao lado. Os processos
e
são adiabáticos. A temperatura, pressão, volume e a energia interna do fluido refrigerante (não é gás ideal) em cada um dos quatro estados a, b, c, e d estão mostrados na tabela abaixo.
Calcule: a)O calor extraído, por ciclo, do interior do refrigerador.
Calcule: a)O calor extraído, por ciclo, do interior do refrigerador.
Estado |
|
|
|
|
a | 80 | 2305 | 0,0682 | 1969 |
b | 80 | 2305 | 0,00946 | 1171 |
c | 5 | 363 | 0,2202 | 1005 |
d | 5 | 363 | 0,4513 | 1657 |
Um refrigerador opera mediante o ciclo mostrado ao lado. Os processos
e
são adiabáticos. A temperatura, pressão, volume e a energia interna do fluido refrigerante (não é gás ideal) em cada um dos quatro estados a, b, c, e d estão mostrados na tabela abaixo.
Calcule: b)A variação de entropia do fluido durante o processo .
Calcule: b)A variação de entropia do fluido durante o processo
Estado |
|
|
|
|
a | 80 | 2305 | 0,0682 | 1969 |
b | 80 | 2305 | 0,00946 | 1171 |
c | 5 | 363 | 0,2202 | 1005 |
d | 5 | 363 | 0,4513 | 1657 |
7 Coloque as situações da Pergunta 6 em ordem de acordo com o módulo do campo elétrico (a) no centro da casca; (b) em um ponto a uma distância
do centro da casca, começando pelo maior.
Faça uma correspondente entre a equação e seu gráfico (identificado por I-VIII). Justifique sua escolha.