Variação de entropia: mudança de fase, aquecimento e gás ideal
Escolha a situação e informe os dados: veja a variação de entropia em J/K para fusão do gelo, vaporização da água, aquecimento com calor específico constante ou gás ideal.
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Entropia em quatro situações
mudança de fase: ΔS = Q ÷ T (fusão: 333,55 kJ/kg a 273,15 K; vaporização: 2257 kJ/kg a 373,15 K)
aquecimento: ΔS = m × c × ln(T₂ ÷ T₁) | gás ideal: ΔS = n × Cv × ln(T₂ ÷ T₁) + n × R × ln(V₂ ÷ V₁)
As temperaturas entram em kelvin, somando 273,15 aos graus Celsius. Na água líquida, o calor específico de partida é 4,184 kJ/(kg·K), valor a 20 °C. Para o gás ideal, a razão Cv ÷ R é um campo: 1,5 vale para o gás monoatômico, e Cv e R são considerados constantes.
Gelo, vapor, água e gás em números
Derreter 1 kg de gelo aumenta a entropia em 1.221,124 J/K, e vaporizar 0,5 kg de água, em 3.024,253 J/K. Aquecer 2 kg de água de 20 °C a 80 °C soma 1.558,192 J/K.
Um gás ideal monoatômico de 2 mol, aquecido de 27 °C a 127 °C e expandido de 10 L a 30 L, ganha 25,441 J/K.
| Situação | Dados | ΔS (J/K) |
|---|---|---|
| Fusão | 1 kg | 1.221,124 |
| Vaporização | 0,5 kg | 3.024,253 |
| Aquecimento da água | 2 kg, 20 a 80 °C | 1.558,192 |
| Gás ideal | 2 mol | 25,441 |
Limites dos valores de água e gás
- Os valores de fusão e vaporização são os da água à pressão normal. Outros materiais pedem o calor específico e o calor latente do material, e só o calor específico é um campo.
- A fórmula do aquecimento supõe calor específico constante na faixa; ele varia um pouco com a temperatura.
- A entropia só aumenta num processo irreversível isolado; a página calcula a variação de entropia do sistema para um caminho reversível entre os estados.
Perguntas frequentes
Como calcular a variação de entropia?
Depende da situação: ΔS = Q ÷ T numa mudança de fase, e m × c × ln(T₂ ÷ T₁) no aquecimento. Derreter 1 kg de gelo soma 1.221,124 J/K.
Qual a entropia de fusão e de vaporização da água?
Por quilo, são 1.221,124 J/K na fusão (333,55 kJ ÷ 273,15 K) e 6.048,506 J/K na vaporização (2257 kJ ÷ 373,15 K).
Como calcular a entropia de um gás ideal?
Use ΔS = n Cv ln(T₂ ÷ T₁) + n R ln(V₂ ÷ V₁). Para 2 mol de gás monoatômico entre 27 e 127 °C e 10 a 30 L, ΔS é de 25,441 J/K.