В теплоизолированный сосуд, содержащий 2 кг льда при температуре 0 °С, залили 1 кг воды 100 °С. Определите равновесную температуру системы и изменение энтропии системы в результате теплообмена. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
остывание воды на 100 градусов даст тепло = 1 кг * 4200 * (100 - 0 градусов) = 420 000 Дж = 420 кДж
этого хватит на то, чтобы растопить 420/330 = 1.27 кг льда. значит мы получим 1.27+1 = 2.27 кг воды и 2-1.27=0.73 кг льда при температуре 0 градусов цельсия
энтропия - это подведенное тепло деленное на температуру подвода
для льда это 420000 Дж делить на 273 градуса = 1 538
для остывающей воды это интеграл по изменяющейся температуре dQ/T
приращение энтропии dS = dQ/T
dQ = 420000/(100/dT) = 4200*dT
S = интеграл от T = 373 до T = 273 от (dQ/T)
интеграл от dT/T = ln(T)
подставляем пределы интеграла, получаем ln(373)-ln(273) = 5.9216-5.6095 = 0.3121
итого 4200*0.3121 = 1311, причем со знаком минус, поскольку тепло не подводится, а отводится
итого 1538-1311 = 227, а единица измерения видимо Дж/К
в общем, с энтропией я либо прогнался, либо в этом что-то есть
⇢