Víz és jég keveréke
Laplace-től
Tartalom
1 Nyilatkozat
Az adiabatikus tartály belsejében egy 100 g jégtömeget 0,0 ° C-on 1,0 liter vízbe merítünk 20 ° C-on. Határozza meg, hogy minden jég megolvad-e, és határozza meg a rendszer végső hőmérsékletét. Mi történik, ha 100 g helyett 1,0 kg jég van?
Mennyi entrópia keletkezik minden esetben?
2 100 g jég
Ha ugyanazon anyag két fázisát keverjük össze különböző hőmérsékleteken, akkor a hőáram a legmagasabb és a legalacsonyabb hőmérséklet között alakul ki. Ez a hő azonban nem feltétlenül jelenti a hőmérséklet emelkedését, mivel annak egy része vagy egésze felhasználható fázisváltozásként.
Az ilyen jellegű problémák megoldásának megtalálásához gyakran hipotéziseket kell felvetni arról, hogy mi lesz a rendszer végső állapota, amelyeket később felül kell vizsgálni.
Mivel a rendszer kívülről izolált, az összes hő belső, így az egyenlőség fennáll
ahol az „1” -t meleg víznek és a „2” -t a jégnek hívjuk.
Ha a víz végső hőmérséklete T, a belépő hő (ami negatív lesz, mert valóban távozik) arányos a hőmérsékletének változásával
A maximális hőmennyiséget, amely a 2-es vízből a jégbe (vagy később a vízbe) 1 átjuthat, a víz végső hőmérséklete adja, amely eléri a jég hőmérsékletét, és soha nem lehet alacsonyabb, mint az egyensúlyi hőmérséklet. köztes a két rész kezdőbetűi között.
A jég esetében feltételezzük, hogy a vízből kijövő hő elegendő ahhoz, hogy teljesen megolvasztja és később némileg megemelje a hőmérsékletét. Ez ésszerű, mert a jég megolvasztásához nagy mennyiségű hőre van szükségünk
így rengeteg mindenünk van, amit kihozhatunk a vízből. Ebben az esetben a jégbe kerülő teljes hő összege az olvadó hő és az annak végső hőmérsékletre való emeléséhez szükséges hő összege.
A két kifejezés összeadása és a nulla beállítása
mi adja meg a végső hőmérsékletet
Grafikusan a következő helyzet állna rendelkezésünkre: