Электротехника Законы Ома и Кирхгофа Постоянный электрический ток Молекулярная физика Колебания Термодинамика

Лёд массой m = 0,2 кг, взятый при температуре Т1 = 263 К был нагрет до температуры Т2 = 273 К и расплавлен. Образовавшуюся воду нагрели до температуры Т3 = 283 К. Определить изменение энтропии указанных процессов.

  Решение

 1. Изменение энтропии при нагревании льда от температуры Т1 до температуры Т2

 . (1)

  2. Изменение энтропии при плавлении льда

 , (2)

где l - удельная теплота плавления льда, Т0 = 273 К - температура плавления льда.

  3. Изменение энтропии при нагревании воды от Т0 = 273 К до Т3 = 283 К

  . (3)

 4. Общее изменение энтропии

 . (4)

 2.5.5. Два одинаковых тела, нагретых до разных температур, приводятся в тепловой контакт друг с другом. Температуры тел уравниваются. Покажите, что при этом процессе энтропия системы увеличивается.

  Решение:

 1 При теплообмене справедливо уравнение теплового баланса

  , (1)

с учётом того, что массы m1, m2  и теплоёмкости с1,с2 – соответственно одинаковы, то

 . (2)

 2 Изменение энтропии тел в процессе теплообмена составит:

 , (3)

или

 . (4)

 2.5.6. Найдите приращение энтропии 1 кг льда при его плавлении.

 Решение:

 1. Процесс перехода вещества из одного состояния в другое происходит в данном случае без изменения температуры, поэтому изменение энтропии будет вызвано только плавлением, т.е.

 . (1)

 2.5.7. На сколько возрастет энтропия 1 кг воды, находящейся при температуре 293 К, при превращении ее в пар?

  Решение:

 1 Изменение энтропии при нагревании данной массы воды до температуры кипения Т2 составит:

 , (1)

 . (2)

 2 Изменение энтропии в процессе фазового перехода воды из жидкого состояния в газообразное

 . (3)

 3 Суммируя уравнения (1) и (2), получим возрастание энтропии при нагревании и испарении 1 кг воды

 . (4)

2.5.8. Найдите приращение энтропии водорода при расширении его от объема V1 до 2 V1: а) в вакууме; б) при изотермическом процессе. Масса водорода составляет величину ­ m.

 Решение:

 1. Изменение энтропии при переходе водорода из состояния 1 в состояние 2 определяется уравнением

 . (1)

В соответствии с первым началом термодинамики

 . (2)

Второе слагаемое уравнения (2) содержит две переменных величины P и V, поэтому необходимо сделать замену на основе уравнения Клапейрона – Менделеева

 , (3)

тогда

 . (4)

 2. Запишем уравнение (1) с учётом значения изменения количества тепла (4)

 , (5)

интегрируя которое, получим

  . (6)

 3. Поскольку процесс изменения состояния происходит при постоянной температуре, то в обоих случаях увеличение энтропии составит

 . (7)


Физика примеры решения задач