Segunda Lei da Termodinâmica
Um cubo de gelo de massa e calor latente de fusão funde-se à temperatura ambiente de um dia de verão no Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é , constante durante a fusão. Qual a variação de entropia do gelo ao derreter-se? O resultado seria diferente se fosse inverso no Rio com temperatura ? O resultado seria diferente se o cubo derretesse fornecendo-lhe apenas trabalho?
- . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
- . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
- . Sim, pois a temperatura externa é . Não, pois a entropia é uma função de estado.
- . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.
- . Sim, pois a temperatura externa é . Sim, pois a entropia depende da temperatura.
Passo 1
Vamos primeiro calcular a variação de entropia do sistema. O gelo se funde a temperatura , e esssa que é a temperatura importante, pois o gelo é o sistema analisado, não o ambiente!. Então:
Na fusão a temperatura é mantida constante durante todo o processo. Então podemos tirar a temperatura de integral, que fica:
E quem é esse calor? É o calor trocado durante uma fusão, ou seja, um calor latente de fusão.
Então:
Passo 2
A segunda pergunta é se aconteceria algo de diferente se a temperatura do ambiente fosse , no inverno.
A resposta é não, pois, como eu disse, o que importa no cálculo de entropia é a temperatura do sistema, que no caso é o gelo, e esse vai continuar tendo a mesma temperatura de fusão.
Passo 3
E por ultimo temos a pergunta se algo de diferente iria acontecer se fosse fornecido só trabalho.
Bem, quando se trata de variações de entropia, energia interna ou outra variável de estado, não importa o caminho que se escolha e sim os estados inicias e finais.
Isso é, não importa se fornecemos calor ou trabalho, só um dos dois ou apenas um dos dois, o que importa são as condições finais e inicias.
Como a questão não fala de uma alteração desses estados, a resposta é não!
Então a resposta é:
a)
Resposta
a)