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. 21
É possível remover energia da água na forma de calor na temperatura de congelamento ou mesmo abaixo dessa temperatura sem que a água congele; quando isso acontece, dizemos que a água está super-resfriada. Suponha que uma gota d’água de seja super-resfriada até que a temperatura seja a mesma do ar nas vizinhanças, . Em seguida, a gota congela bruscamente, transferindo energia para o ar na forma de calor. Qual é a variação da entropia da gota? (Sugestão: use um processo reversível de três estágios, como se a gota passasse pelo ponto normal de congelamento.) O calor específico do gelo é
Passo 1
Show de bolinhas pessoal, seguindo a sugestão do enunciado, vamos atribufir três processos reversíveis:
- : Transformação de de gelo em de água;
- : Resfriamento de de gelo do ponto de congelamento até a temperatura de ;
- : A troca de calor da água com o ar, da temperatura de até o ponto de congelamento.
Passo 2
Belezoca galerinha bonita, temos que a fórmula da variação de entropia é dada como:
Para temos um processo a temperatura constante expresso por:
Portanto:
Passo 3
Iradoso, agora para temos:
E para temos:
Passo 4
Fazendo a soma de todas as variações de entropia, obtemos que:
Logo:
