Question

15-килограммовая глыба льда при таянии превращается в воду внутри большой комнаты с температурой 20оС. Рассматривайте лед и помещение как изолированную систему и считайте, что помещение достаточно велико, чтобы игнорировать изменение его температуры. а) Является ли таяние льда обратимым или необратимым? Объясните, используя простые физические рассуждения, не прибегая к каким-либо уравнениям.(б) Рассчитайте полное изменение энтропии системы в течение этого процесса. Объясните, соответствует ли этот результат вашему ответу в части (а).​

Answer 1

Ответ:

а) таяние льда необратимое.

б) т.к. delta S < 0.

Объяснение:

Answer 2

### (а) Таяние льда: Обратимый или необратимый процесс Таяние льда является обратимым процессом. Обратимость процесса определяется тем, что он происходит без изменения внешних условий и без каких-либо добавленных внешних энергий, и в итоге можно вернуться к начальному состоянию без потери энергии или изменения окружающей среды. При таянии льда вода просто изменяет свое состояние из твердого (лед) в жидкое (вода). Процесс таяния в данной изолированной системе (глыба льда в комнате) не требует дополнительной энергии или изменения внешних условий. Он осуществим без дополнительного воздействия извне. Если вода замерзнет снова, то лед восстановится. ### (б) Изменение энтропии системы Изменение энтропии можно рассмотреть, используя следующие рассуждения: Изначально в системе была глыба льда массой 15 кг при температуре 0°C. После таяния льда, вода имеет ту же массу (15 кг), но уже при температуре 20°C. Известно, что увеличение температуры увеличивает энтропию системы. Таким образом, вода при температуре 20°C будет иметь большую энтропию, чем лед при 0°C. В процессе таяния энтропия системы (глыбы льда и окружающей среды) увеличивается, так как твердое вещество (лед) переходит в жидкое состояние (воду), что обычно сопровождается увеличением энтропии. Однако, если учесть, что помещение достаточно велико, чтобы игнорировать изменение его температуры, изменение энтропии окружающей среды (комнаты) можно считать незначительным или равным нулю. Следовательно, общее изменение энтропии системы в данном случае в основном связано с изменением фазы вещества из твердого (лед) в жидкое (вода) и будет положительным. ### Вывод: Таяние льда является обратимым процессом, поскольку возвращение жидкой воды в состояние твердого льда (при определенных условиях) возможно без потери энергии или изменения окружающей среды. Изменение энтропии системы во время этого процесса будет положительным, так как происходит увеличение энтропии при переходе из твердого в жидкое состояние.