Question

В300 г воды при 50°с опустили 50 г льда при 0°с. вычислить изменение энтропии в момент установления теплового равновесия.

Answer 1

Хорошо, давайте решим эту задачу.

Первым шагом нам нужно вычислить количество теплоты, которое переходит из воды в лед при установлении теплового равновесия.

Для этого мы можем использовать формулу:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Из условия задачи у нас есть следующие значения:
m(вода) = 300 г,
c(вода) = 4.18 Дж/(г*°C),
ΔT(вода) = 50 - 0 = 50°С (температура воды после установления теплового равновесия будет равна температуре льда, т. е. 0°С).

Вычислим количество теплоты, которое перешло от воды к льду:

Q(вода->лед) = m(вода) * c(вода) * ΔT(вода)
= 300 г * 4.18 Дж/(г*°C) * 50°С
= 6270 Дж.

Теперь нам нужно вычислить изменение энтропии в момент установления теплового равновесия.

Изменение энтропии можно вычислить с помощью формулы:

ΔS = Q / T,

где ΔS - изменение энтропии, Q - количество теплоты, T - температура.

Заметим, что теплота Q(вода->лед) переходит из воды в лед, поэтому температура, которую мы должны использовать в формуле, будет температура льда, т. е. 0°С.

Вычислим изменение энтропии:

ΔS = Q(вода->лед) / T(лед)
= 6270 Дж / 0°С
= Бесконечность.

Ответ: Изменение энтропии в момент установления теплового равновесия будет равно бесконечности.

Пояснение: Изменение энтропии в данной задаче равно бесконечности потому что в процессе перехода воды в лед происходит изменение агрегатного состояния вещества, что является необратимым процессом и сопровождается увеличением энтропии системы до максимального значения.