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Enunciado

Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 20.Problemas Adicionais - Ex. 67

Suponha que 260   J sejam conduzidos de uma fonte à temperatura constante de 400   K para uma fonte (a) a 100   K , (b) a 200   K , (c) a 300   K e (d) a 360   K . Qual é a variação líquida da entropia das fontes, ∆ S l í q , em cada caso? (e) Quando a diferença entre as temperaturas das fontes diminui, ∆ S l í q aumenta, diminui ou permanece a mesma?

Passo 1

Como as temperaturas das duas fontes são constantes, a variação de entropia em cada uma será:

Δ S = Q T

Que é a fórmula da variação de entropia em um processo isotérmico.

Como o calor Q é o mesmo nas duas fontes (sendo negativo na fonte que cede o calor), a variação “líquida” da entropia fica:

Δ S = Q T 1 - Q 400 = Q 1 T 1 - 1 400

Passo 2

(a) Agora podemos calcular a variação em cada caso.

Quando a temperatura da primeira fonte é 100 K :

Δ S = 260 1 100 - 1 400 = 1,95   J / K

Passo 3

(b) Quando a temperatura da primeira fonte é 200   K :

Δ S = 260 1 20 0 - 1 400 = 0,650   J / K

Passo 4

(c) Quando a temperatura da primeira fonte é 3 00   K :

Δ S = 260 1 300 - 1 400 = 0,217   J / K

Passo 5

(d) Quando a temperatura da primeira fonte é 3 6 0   K :

Δ S = 260 1 3 6 0 - 1 400 = 0 , 072   J / K

Passo 6

(e) Pelo que vimos, quando diminuímos a diferença de temperatura entre as fontes, a variação de entropia também diminui.

Resposta

(a) Δ S = 1,95   J / K

(b) Δ S = 0,650   J / K

(c) Δ S = 0,217   J / K

(d) Δ S = 0,072   J / K

(e) Diminui.

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