Смес от вода и лед
От Лаплас
Съдържание
1 Изявление
Вътре в адиабатен контейнер блок от 100 g лед при 0.0 ° C се потапя в 1.0 литра вода при 20 ° C. Определете дали целият лед е разтопен и крайната температура на системата. Какво се случва, ако вместо 100 g имате 1,0 kg лед?
Колко ентропия се произвежда във всеки отделен случай?
2 100 г лед
Когато смесваме две фази на едно и също вещество при различни температури, има топлинен поток от тази с най-висока до най-ниска температура. Тази топлина обаче не се превръща непременно в повишаване на температурата, тъй като част или цялата тя може да се използва при фазова промяна.
За да се намери решение на този вид проблем, често е необходимо да се правят хипотези за това какво ще бъде крайното състояние на системата, което трябва да бъде преразгледано по-късно.
Тъй като системата е изолирана отвън, цялата топлина е вътрешна, така че важи равенството
където наричаме „1“ за топла вода и „2“ за лед.
Ако крайната температура на водата е т, топлината, която влиза в него (което ще бъде отрицателно, защото всъщност излиза) е пропорционална на вариацията в неговата температура
Максималното количество топлина, което може да премине от вода 2 към лед (или вода, по-късно) 1, се дава от крайната температура на водата, достигаща тази на леда, никога не може да бъде под тази, тъй като равновесната температура трябва да бъде междинно между инициалите на двете части.
За лед приемаме, че топлината, която излиза от водата, е достатъчна, за да я разтопи напълно и впоследствие да повиши донякъде нейната температура. Това е разумно, защото за топене на леда ни е необходимо количество топлина
така че имаме много от това, което можем да извадим от водата. В този случай общата топлина, която влиза в леда, ще бъде сумата от топлината на топене плюс необходимото за повишаването й до крайната температура.
Добавяне на двата термина и задаване на нула
това, което ни дава крайната температура
Графично бихме имали ситуация като следната: