Biofísica 53. Adicionales 2020 7. Segundo Principio

7. En un recipiente se mezcla 1 litro de agua a 70 ºC con 1 litro de agua 10 ºC la temperatura final de 20 ºC.  Si consideramos como sistema al contenido del recipiente, la afirmación correcta es:

 

 ΔS universo = 0; ΔU sist = 0         ΔS entorno = 0; ΔU sist > 0

 ΔS sist < 0;  ΔU sist = 0                 ΔS sist > 0; ΔU sist > 0

█ ΔS universo >  0; ΔU sist < 0        ΔS entorno = 0; ΔU sist = 0

 

Entropía

 

Proceso irreversible ---------- ΔS universo >0

 

Q = m1 ce (Tf – To1) + m2 ce (Tf – To2)

 

Donde

Q = calor intercambiado con el medio

m1 = m2 = masa de agua = 1 L = 1.000 gr

ce = calor especifico del agua = 1 cal/g ºC

Tf = temperatura final = 20 ºC

To1 = temperatura inicial 1 = 70 ºC

To2 = temperatura inicial 2 = 10 ºC

 

Reemplazando Q

Q = 1.000 gr 1 cal/g ºC (20ºC – 70ºC) + 1.000 gr 1 cal/g ºC (20ºC – 10ºC) = - 40.000 cal

 

ΔS entorno = Q / T

 

Donde

ΔS medio = variación de la entropía del entorno

Q = calor absorbido por el entorno = 40.000 cal

T = temperatura del entrono = 20 ºC + 273 = 293 K

 

Reemplazado en ΔS entorno

ΔS entorno = 40.000 cal / 293 K = 136,52 cal/K  > 0

 

 

Energía interna

 

ΔU sistema = Q sistema – L sistema

 

Donde

ΔU sistema  = variación de la energía interna del sistema

Q = calor cedido por el sistema = - 40.000 cal

L sistema = trabajo del sistema = 0 (el agua líquida no varía su volumen con la temperatura)

 

Reemplazando en ΔU sistema

ΔU sistema = Q sistema = - 40.000 cal < 0