В калориметр, содержащий 250 г воды при 23° С, бросают 27 г льда при 0° С. Определить изменение энтропии, происшедшее к моменту окончания таяния льда. Теплоемкостью калориметра пренебречь.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нам необходимо вычислить количество теплоты, которое необходимо перенести к системе для таяния льда, и как это изменит энтропию системы.

Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда при 0° C до 0° C:
Q1 = m c ΔT, где m - масса льда, c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г°C)), ΔT = 0 - 0 = 0
Q1 = 27 г 4,18 Дж/(г°C) 0 = 0 Дж

Найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0° C:
Q2 = m L, где L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г)
Q2 = 27 г 334 Дж/г = 9048 Дж

Теплота, выделившаяся при таянии льда, равна теплоте, поглощенной для таяния льда:
Q2 = Q3

Всего было 9048 Дж энергии (теплоты) передано системе в процессе таяния льда. Это изменит энтропию системы. Поскольку процесс изотермический, изменение энтропии системы равняется количеству теплоты, перенесенной в систему, деленной на температуру, при которой происходит процесс:
ΔS = Q3 / T = 9048 Дж / 273 К = 33,17 Дж/К

Ответ: Изменение энтропии, произошедшее к моменту окончания таяния льда, равно 33,17 Дж/К.