Enunciado
Física - Moysés - Vol. 2 - Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 16
Um recipiente de paredes adiabáticas contém de água a . Coloca-se nele um bloco de de gelo. (a) Calcule a temperatura final do sistema. Tome para o calor latente de fusão do gelo. (b) Calcule a variação de entropia do sistema.
Passo 1
(a) Vamos supor que o gelo vai se derreter e ser aquecido até uma temperatura de equilíbrio , enquanto a água é resfriada até essa mesma temperatura.
Vamos chamar a do gelo de e o calor latente de fusão é :
E a massa e o calor específico da água são e :
Passo 2
Agora vamos resolver essa equação para encontrar :
E substituindo os valores numéricos, sabendo que de água equivalem a :
Passo 3
(b) Agora vamos calcular a variação de entropia do sistema.
Durante a fusão do gelo, a variação de entropia é:
Durante a fusão a temperatura do gelo se mantém constante em :
E durante o resfriamento da água de até , podemos usar a seguinte fórmula para calcular a variação de entropia:
E durante o aquecimento da água que veio do gelo derretido, temos:
E então a variação total de entropia é:
Resposta
(a) A temperatura final do sistema é .
(b) A variação de entropia do sistema é .