Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 20.1 - Ex. 22
Uma garrafa térmica isolada contém de água a . Um cubo de gelo de a é introduzido na garrafa térmica, formando um sistema . Qual é a temperatura de equilíbrio do sistema? Qual é a variação de entropia da água originalmente gelo ao derreter e ao se aquecer à temperatura de equilíbrio? Qual é a variação de entropia da água original ao esfriar até a temperatura de equilíbrio? Qual é a variação total de entropia do sistema ao atingir a temperatura de equilíbrio?
Passo 1
A temperatura de equilíbrio é determinada quando a soma de calores envolvidos é zero. Vamos calcular cada calor separado.
Primeiro do gelo:
- Calor para derreter o gelo:
- Calor para o gelo derretido atingir a temperatura de equilíbrio:
Para a água original:
- Calor para a água esfriar:
Passo 2
Agora vamos fazer a soma total dos calores e assim determinar a temperatura de equilíbrio:
Passo 3
A variação de entropia para derreter o gelo é:
Passo 4
Agora a variação de entropia para ele atingir a temperatura de equilíbrio vai ser:
Passo 5
A variação de para a água vai ser:
Passo 6
E a variação de entropia total vai ser a soma de todas as entropias envolvidas: