Какое изменение энтропии происходит при установлении теплового равновесия, если в 300 г воды при температуре 50°С
Какое изменение энтропии происходит при установлении теплового равновесия, если в 300 г воды при температуре 50°С опускают 50 г льда при 0°С?
Пятно 58
Чтобы решить данную задачу, мы должны использовать формулу для изменения энтропии при установлении теплового равновесия. Формула имеет следующий вид:\[\Delta S = \frac{Q}{T}\]
где \(\Delta S\) - изменение энтропии, \(Q\) - количество тепла, и \(T\) - температура.
В нашем случае, у нас есть две системы - вода при 50°С и лед при 0°С. Чтобы найти изменение энтропии, мы должны рассмотреть каждую систему отдельно и затем сложить результаты.
Для воды при 50°С:
Масса воды равна 300 г, температура равна 50°С. У нас нет информации о начальной температуре, поэтому предположим, что вода была изначально при комнатной температуре (25°С). Таким образом, изменение температуры воды будет составлять 50°С - 25°С = 25°С.
Для льда при 0°С:
Масса льда равна 50 г, температура равна 0°С. Заметим, что для изменения состояния льда из твердого в жидкое состояние при постоянной температуре нужно поставить определенное количество тепла, которое называется теплотой плавления. Для воды это значение равно 334 Дж/г.
Теперь мы можем вычислить изменение энтропии для каждой системы:
Для воды при 50°С:
\[\Delta S_1 = \frac{Q_1}{T_1} = \frac{mc\Delta T}{T_1} = \frac{300 \cdot 4,18 \cdot 25}{298} = 349,83 \text{ Дж/К}\]
Для льда при 0°С:
\[\Delta S_2 = \frac{Q_2}{T_2} = \frac{m \cdot \Delta H}{T_2} = \frac{50 \cdot 334}{273} = 61,33 \text{ Дж/К}\]
Теперь сложим результаты:
\[\Delta S = \Delta S_1 + \Delta S_2 = 349,83 + 61,33 = 411,16 \text{ Дж/К}\]
Ответ: Изменение энтропии при установлении теплового равновесия составляет 411,16 Дж/К.