Imagem: caixa isolada com duas porções de água (cada 0,500 kg). Lado L: 60,0°C; lado R: 20,0°C. Parede…

Questão

Imagem: caixa isolada com duas porções de água (cada 0,500 kg). Lado L: 60,0°C; lado R: 20,0°C. Parede retirada; atingem equilíbrio. Usando c=4180 J·kg?¹·K?¹, explique por que ?S_total>0 e calcule ?S_total (J·K?¹).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Tf=(T1+T2)/2=(333,15+293,15)/2=313,15 K. ?S_total = m c ln(Tf/T1)+m c ln(Tf/T2) = 0,5·4180·ln(313,15/333,15)+0,5·4180·ln(313,15/293,15) ˜ -129,5+137,9 ˜ 8,4 J·K?¹. Como calor flui irreversivelmente do quente ao frio, entropia total aumenta (?S>0).

Explicação

O cálculo da variação de entropia total considera a transferência de calor entre os dois corpos, que ocorre de forma espontânea do corpo mais quente para o mais frio. A entropia aumenta nesse processo, refletindo a tendência natural dos sistemas de se moverem em direção a um estado de maior desordem ou aleatoriedade. O resultado positivo da variação de entropia confirma a segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia total de um sistema isolado sempre aumenta em processos espontâneos.

Raio-X da questão

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