Question

Терміново 50 балів!!!! Лід масою m = 1 кг, що мав температуру Т = 250 К, був послідовно перетворений у воду, а потім при атмосферному тиску – в пару. Чому дорівнює зміна ентропії S при кожному з цих процесів? Питома теплоємність льоду сл = 2,1 кДж/(кгК), питома теплота плавлення льоду  = 335 кДж/кг, питома теплоємність води св = 4,19 кДж/(кгК), питома теплота пароутворення води r = 2,26 МДж/кг.

Answer 1

Ответ:

ΔS=2718 Дж/К

Объяснение:

ΔS=ΔS₁+ΔS₂+ΔS₃+ΔS₄

ΔS₁=²⁷³₂₅₀∫ Cр(лед)/ТdT=1*2.1*10³*ln(250/273)  =185 Дж/К

ΔS₂=ΔНпл/Т пл=1*335*10³/273=1227 Дж/К

ΔS₃=³⁷³₂₇₃∫ Cр(ж)/ТdT=1*4.19*10³*ln(373/273)  =1300 Дж/К

ΔS₄=ΔНкип/Ткип=1*2,26*10³/373=6 Дж/К

ΔS=185+1227+1300+6=2718 Дж/К

Answer 2

Зміна ентропії (ΔS) може бути обчислена за допомогою формули:

ΔS = Q / T

де Q - кількість тепла, яке надається або віддається системі, а T - температура в Кельвінах.

Зміна ентропії при перетворенні льоду в воду:

Спочатку лід нагрівається від температури Т до температури плавлення льоду (0°С). Цей процес відбувається при постійній температурі, тому зміна температури дорівнює нулю. Значення Q можна обчислити за формулою:

Q = m * c * ΔT

де m - маса льоду, c - питома теплоємність льоду, ΔT - зміна температури.

У нашому випадку, маса льоду m = 1 кг, питома теплоємність льоду c = 2,1 кДж/(кг·К), і ΔT = 0 (температура залишається постійною). Тому Q = 0.

Тепер, коли лід досяг температури плавлення, він починає плавитися. Цей процес відбувається при постійній температурі і зміна температури дорівнює нулю. Значення Q можна обчислити за формулою:

Q = m * λ

де λ - питома теплота плавлення льоду.

У нашому випадку, маса льоду m = 1 кг, і питома теплота плавлення льоду λ = 335 кДж/кг. Тому Q = 335 кДж.

Отже, зміна ентропії при перетворенні льоду в воду дорівнює:

ΔS = Q / T

Замінюємо значення Q і T:

ΔS = 335 кДж / 273 К (температура плавлення льоду в Кельвінах)

Зміна ентропії при перетворенні води в пар:

Коли вода нагрівається від температури плавлення до точки кипіння, знову відбувається зміна температури без зміни фази. Значення Q можна обчислити за формулою:

Q = m * c * ΔT

де m - маса води, c - питома теплоємність води, ΔT - зміна температури.

У нашому випадку, маса води m = 1 кг, питома теплоємність води c = 4,19 кДж/(кг·К), і ΔT = 100 К (різниця між температурою кипіння і температурою плавлення). Тому Q = 419 кДж.

Тепер, коли вода досягає точки кипіння, вона починає перетворюватися в пар. Цей процес також відбувається при постійній температурі і зміна температури дорівнює нулю. Значення Q можна обчислити за формулою:

Q = m * r

де r - питома теплота пароутворення води.

У нашому випадку, маса води m = 1 кг, і питома теплота пароутворення води r = 2,26 МДж/кг. Тому Q = 2,26 МДж.

Отже, зміна ентропії при перетворенні води в пар дорівнює:

ΔS = Q / T

Замінюємо значення Q і T:

ΔS = 2,26 МДж / 373 К (температура кипіння води в Кельвінах)

Відповідь:

Таким чином, зміна ентропії при перетворенні льоду в воду дорівнює 1,23 кДж/К, а зміна ентропії при перетворенні води в пар дорівнює 6,06 кДж/К.