ВУЗы и колледжи

Помогите пожалуйста решить задачу по термодинамике

30 л воды с температурой 90 градусов смешиваются с 20 л воды с температурой 15. Определите этим процессом изменение энтропии . Теплоемкость воды 4.187 КДЖ . Считать что тепловые потери отсутствуют. Ответ задачи изменение S =1.317Кдж/К
Юрий Десенко
Юрий Десенко
1 552
Решаю с ходу, какой ответ получится -- даже не знаю... Авось совпадет, задача несложная.

✔ Надо определить температуру θ смеси.
Тепловые потери отсутствуют, значит применяем закон сохранения энергии:
Тепло отданное горячей водой равно теплу, полученному холодной.
Теперь записываем это утверждение в виде формулы (из восьмого класса, между прочим...))))):
С*m(хол)*[ θ - t(хол) ] = С*m(гор)*[ t(гор) - θ ]
Сокращаем на теплоемкость C и выражаем массу через плотность и объем (формула из седьмого класса, между прочим))))):
ρ*V(хол)*[ θ - t(хол) ] = ρ*V(гор)*[ t(гор) - θ ]
Сокращаем на плотность и подставляем числа:
20*[ θ - 15 ] = 30*[ 90 - θ ]   ⇒   θ=60°С

✔ Определяем изменение энтропии ∆S.
Для изменения энтропии массы m используем вузовскую формулу c логарифмом (на лекциях про нее не расказывают, обычно, к сожалению...)
∆S=C*m*ℓn[T(конечная) / T(начальная)]

Энтропия -- величина аддитивная (так же как и масса, или, например, электрический заряд).
Это значит, что энтропия всей системы равна сумме энтропий составных частей системы.
А из этого свойства аддитивности следует такая формула для всей системы, состоящей из холодной и горячей подсистем:
∆S=∆S(гор) + ∆S(хол)   ❶

Используем формулу ❶ (температуру, естественно, переводим в Кельвины, а массу выражаем через плотность воды ρ=1000 кг/м³).
Получаем:
∆S=C*ρ*V(гор)*ℓn[ θ / T(гор) ] + C*ρ*V(хол)*ℓn[ θ / T(хол) ]=
= C*ρ* { V(гор)*ℓn[ θ / T(гор) ] + V(хол)*ℓn[ θ / T(хол) ] }=
= 4187*1000* { 30*10⁻³ * ℓn[ 333 / 363 ] + 20*10⁻³ *ℓn[ 333 / 288 ] }=
= 1322 (Дж / К) -- это мой ответ; получилось очень близко к твоему (т.е. из учебника)
Роман Колесник
Роман Колесник
29 004
Лучший ответ