Sobre o tema
O fenômeno da água super-resfriada é um exemplo clássico de estado metaestável na termodinâmica, onde a água permanece líquida abaixo de 0°C na ausência de nucleação. Quando ocorre a solidificação, o processo é irreversível e espontâneo. A variação de entropia do sistema, vizinhança e universo é calculada considerando que a transformação ocorre em temperatura constante (-10°C) e pressão constante (1 atm). Para isso, utiliza-se a entropia de fusão (ou solidificação) e a capacidade calorífica, ajustando os valores para a temperatura diferente do ponto de fusão normal. A análise envolve conceitos de reversibilidade, equilíbrio térmico e a segunda lei da termodinâmica, sendo fundamental para compreender processos de mudança de fase fora do equilíbrio.
Tópicos relacionados
- Entropia de solidificação
- Capacidade calorífica e variação de entropia
- Processos irreversíveis e reversíveis
- Segunda lei da termodinâmica
- Estados metaestáveis
Enunciado
Sob determinadas condicoes, a agua pode ser super-resfriada, ou seja, permanecer no estado liquido em temperaturas inferiores ao seu ponto de congelamento, em uma situacao termodinamicamente instavel. Considere um processo em que 5,0 mol de agua super-resfriada a -10 graus C e 1,0 atm sejam convertidos em gelo a mesma temperatura. Determine a variacao de entropia:
a) do sistema;
b) na vizinhanca; e
c) do universo.
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Perguntas frequentes
O que é água super-resfriada?
É a água que permanece no estado líquido abaixo de 0°C, sem congelar, por ausência de núcleos de cristalização. É um estado metaestável.
Como calcular a variação de entropia de um sistema em uma transformação irreversível?
Pode-se calcular projetando um caminho reversível equivalente entre os mesmos estados inicial e final, somando as variações de entropia de cada etapa.
Por que a entropia do universo aumenta nesse processo?
Por ser espontâneo e irreversível, a segunda lei determina que a entropia total (sistema + vizinhança) deve aumentar.
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