Come interpretereste questo problema di Termodinamica?
Un recipiente, isolato dall'ambiente esterno con $p_e$=1 atm, chiuso superiormente da un pistone di peso trascurabile, scorrevole senza attrito, contiene una massa d'acqua di 1 litro con all'interno un cubetto di ghiaccio di 0.1 kg ed una mole di vapore acqueo (assimilabile ad un gas perfetto biatomico). Il recipiente viene poi messo in contatto termico con un termostato a 300K. Si calcolino, una volta raggiunto l'equilibrio termodinamico, il calore totale ceduto dal termostato, il lavoro fatto dal sistema e la variazione di entropia dell'universo (calore latente di fusione del ghiaccio $L_f$=79.7 cal/g).
Approssimazioni: la densità del ghiaccio è uguale a quella dell'acqua e non cambia apprezzabilmente con la temperatura.
_____________
Ora, se nel recipiente ci sono acqua, ghiaccio e vapor d'acqua significa che siamo al punto triplo.
Cito quindi dal mio libro di testo: "Al punto triplo la pressione del vapore d'acqua è univocamente definita e vale 611 Pa, mentre la temperatura vale 273.16 K."
Quindi mi verrebbe da fissare $p_0$=611 Pa e $T_0$=273.16 K
Ma, se il pistone non ha massa ed è scorrevole, la pressione dovrà essere uguale a quella esterna, quindi non siamo al punto triplo!](/datas/uploads/forum/emoji/eusa_wall.gif)
Che ne pensate?
(specifico che il problema è stato assegnato in un esame scritto di Dinamica e Termodinamica)
Approssimazioni: la densità del ghiaccio è uguale a quella dell'acqua e non cambia apprezzabilmente con la temperatura.
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Ora, se nel recipiente ci sono acqua, ghiaccio e vapor d'acqua significa che siamo al punto triplo.
Cito quindi dal mio libro di testo: "Al punto triplo la pressione del vapore d'acqua è univocamente definita e vale 611 Pa, mentre la temperatura vale 273.16 K."
Quindi mi verrebbe da fissare $p_0$=611 Pa e $T_0$=273.16 K
Ma, se il pistone non ha massa ed è scorrevole, la pressione dovrà essere uguale a quella esterna, quindi non siamo al punto triplo!
](/datas/uploads/forum/emoji/eusa_wall.gif)
Che ne pensate?

Risposte
Sei al punto triplo se il sistema acqua, ghiaccio, vapor d'acqua è in equilibrio! Puoi assumere che all'inizio la temperatura sia pari a 300K e la pressione pari a quella atmosferica, ovviamente il sistema non è in equilibrio...
Ma da come è posto il problema sembra che il sistema inizialmente si trovi a una certa temperatura non precisata (che io immagino sia quella del punto triplo) e poi venga portato a 300 K.
"zonia3000":
Ma da come è posto il problema sembra che il sistema inizialmente si trovi a una certa temperatura non precisata (che io immagino sia quella del punto triplo) e poi venga portato a 300 K.
Non c'è nessun motivo per dedurre che il sistema si trovi in equilibrio al punto triplo, né mi pare necessario per risolvere il problema.
Certo all'inizio il sistema viene posto a contatto con un corpo a 300K, che cederà calore, ma l'acqua e il ghiaccio si troveranno sempre a zero Celsius, non in equilibrio termodinamico.
Scusa ma continua a non tornarmi. Nel testo non c'è scritta la temperatura iniziale del sistema, mentre per sapere il calore scambiato dovrei sapere la differenza di temperatura.
Tu dici acqua e ghiaccio a 0°C, ok ci può stare. Ma allora che temperatura ha il vapore? Sempre 0°C? Perché?
E se poi io metto il tutto a contatto con un termostato a 300 K alla fine troverò che tutto si sarà trasformato in acqua a 300 K a pressione atmosferica. O no?
Come imposteresti l'esercizio?
Tu dici acqua e ghiaccio a 0°C, ok ci può stare. Ma allora che temperatura ha il vapore? Sempre 0°C? Perché?
E se poi io metto il tutto a contatto con un termostato a 300 K alla fine troverò che tutto si sarà trasformato in acqua a 300 K a pressione atmosferica. O no?
Come imposteresti l'esercizio?