a) Calculate the final temperature of a system composed of 500g of ice at 0°C and 2kg of water at 30°C. The system is isolated and the final state ...

a) Para calcular a temperatura final, é necessário calcular a quantidade de calor que será transferida do líquido para o gelo até que ambos atinjam a mesma temperatura. Primeiro, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para derreter todo o gelo: Q1 = m1 * Lf = 500g * 80cal/g = 40000cal Onde: Q1 = quantidade de calor necessária para derreter todo o gelo m1 = massa do gelo Lf = calor latente de fusão do gelo Em seguida, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para aquecer a água líquida de 0°C para a temperatura final: Q2 = m2 * c * ΔT = 2kg * 1cal/g°C * (Tf - 30°C) Onde: Q2 = quantidade de calor necessária para aquecer a água líquida m2 = massa da água líquida c = calor específico da água ΔT = variação de temperatura Tf = temperatura final Como o sistema é isolado, a quantidade de calor perdida pela água líquida é igual à quantidade de calor ganha pelo gelo derretido: Q1 = Q2 Substituindo os valores, temos: 500g * 80cal/g = 2kg * 1cal/g°C * (Tf - 30°C) Tf = 10°C Portanto, a temperatura final do sistema será de 10°C. b) A variação de entropia (ΔS) do processo de fusão do gelo pode ser calculada pela equação: ΔS = Q/T Onde: Q = quantidade de calor transferida durante o processo T = temperatura absoluta Como o processo ocorre a temperatura constante de 0°C, a variação de entropia pode ser calculada como: ΔS = Q/Lf * T Substituindo os valores, temos: ΔS = 40000cal / 80cal/g * 273K ΔS = 1362,5 J/K Portanto, a variação de entropia do processo de fusão do gelo é de 1362,5 J/K.