Enunciado
Física - Moysés - Vol. 2 - Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 14
Um quilograma de gelo é removido de um coneglador a e aquecido, até converter-se totalmente em vapor, a . Qual é a variação de entropia deste sistema? O calor específico do gelo é de ; o calor latente de fusão do gelo é de , e o calor latente de vaporização da água é de .
Passo 1
O primeiro passo é calcular a variação de entropia quando o gelo é aquecido de até :
E podemos reescrever a partir da massa do gelo, o calor específico do gelo e a variação de temperatura :
Agora podemos integrar para encontrar uma fórmula para a variação de entropia:
Quando vamos de até , com e :
Passo 2
O segundo passo é calcular a variação de entropia durante a fusão do gelo. Nesse intervalo a temperatura do gelo permanece constante:
E então:
E o calor absorvido pelo gelo durante o processo é:
Passo 3
E o terceiro passo é calcular a variação de entropia quando a água é aquecida de até .
Aqui podemos aproveitar a fórmula que encontramos antes:
Onde e :
Passo 4
E o quarto passo é calcular a variação e entropia durante a vaporização da água. Podemos usar a mesma fórmula que demonstramos para o caso da fusão:
E dessa vez temos e :
E então a variação total de entropia ao longo dos processos é:
E convertendo com , temos:
Resposta
A variação total de entropia é .