Colocamos uma forma cheia d’água à temperatura ambiente dentro do congelador, que está a uma temperatura .
Considere as seguintes afirmativas sobre tal processo:
- O equilíbrio térmico será necessariamente atingido a .
- Neste caso, o congelamento da água é um processo irreversível.
- Durante a transição de fase, a temperatura da água não vai variar.
As afirmativas CORRETAS são:
Apenas I.
Apenas II.
Apenas III.
Apenas I e II.
Apenas I e III.
Apenas II e III.
Passo 1
Vamos analisar as afirmativas:
Afirmativa I: O equilíbrio térmico será necessariamente atingido a .
Falso, pois a água, após congelar a , pode baixar sua temperatura até , permanecendo em equilíbrio térmico com o congelador.
Passo 2
Afirmativa II: Neste caso, o congelamento da água é um processo irreversível.
Para saber isso, vamos analisar a variação de entropia total:
Nesse caso, o sistema é a água e a vizinhança é o congelador.
Sabemos, pela conservação de energia, que o calor perdido pela água é absorvido pelo congelador:
Mas a temperatura da água no congelamento é e a temperatura do congelador é .
Logo:
Substituindo:
Substituindo :
Como a água perde calor, então .
E como , então:
Logo:
Então o processo é irreversível!
Afirmativa verdadeira.
Passo 3
Afirmativa III: Durante a transição de fase, a temperatura da água não vai variar.
Sabemos que, na mudança de fase, não há variação de temperatura (calor latente).
Portanto, a afirmativa é verdadeira.
Resposta
Alternativa .