Problema fisica
Sono nuovo quindi anzitutto ciao a tutti, vi chiedo aiuto per il seguente problema di fisica:
Un blocco di ghiaccio (massa m = 4.5 kg, calore specifico c = 2090 J kg^-1 K^-1 e calore latente di fusione X = 333.5 kJ kg^-1) alla temperatura di -7° C viene messo in contatto con un termostato a 0° C. Una volta raggiunto l'equilibrio il ghiaccio si trova completamente sciolto e la variazione di entropia dell'universo vale A: 3.1 J/K B: 4.85 J/K C: 0.31 J/K D: 485 J/K
Vi ringrazio in anticipo!
Un blocco di ghiaccio (massa m = 4.5 kg, calore specifico c = 2090 J kg^-1 K^-1 e calore latente di fusione X = 333.5 kJ kg^-1) alla temperatura di -7° C viene messo in contatto con un termostato a 0° C. Una volta raggiunto l'equilibrio il ghiaccio si trova completamente sciolto e la variazione di entropia dell'universo vale A: 3.1 J/K B: 4.85 J/K C: 0.31 J/K D: 485 J/K
Vi ringrazio in anticipo!
Risposte
Ciao Starlord420, ti do il benvenuto nel Forum
Per il blocco di ghiaccio si dovrebbero calcolare due contributi per la relativa variazione di entropia:
1) variazione di entropia dovuta al riscaldamento del blocco di ghiaccio da $T_i= -7°C=266K$ a $T_0=0°C=273K$
2) variazione di entropia dovuta al passaggio di stato da ghiaccio ad acqua che avviene a $T_0=0°C=273K$
mentre per la sorgente si dovrebbe calcolare il totale del calore ceduto al ghiaccio nelle trasformazioni 1) e 2) e quindi dividere per $T_0$ in quanto la sorgente scambia calore a temperatura costante.
Dopodichè per la variazione di entropia dell'universo basta fare la somma algebrica delle variazioni di entropia del ghiaccio e della sorgente.
In realtà, siccome si è interessati alla sola variazione di entropia dell'universo, si vede abbastanza facilmente che la 2) non interviene in quanto la variazione di entropia del ghiaccio e della sorgente sono uguali in modulo e di segno opposto. Quindi rimangono solo da calcolare i relativi contributi della 1).
A questo punto dovresti essere in grado di risolvere il problema, ma nel caso che avessi ancora dei problemi, posta il tuo tentativo e vediamo assieme la soluzione
.
Nota: magari come titolo sarebbe meglio qualcosa di più esplicativo, in modo da facilitare la ricerca a chi avesse problemi simili al tuo.
Per il blocco di ghiaccio si dovrebbero calcolare due contributi per la relativa variazione di entropia:
1) variazione di entropia dovuta al riscaldamento del blocco di ghiaccio da $T_i= -7°C=266K$ a $T_0=0°C=273K$
2) variazione di entropia dovuta al passaggio di stato da ghiaccio ad acqua che avviene a $T_0=0°C=273K$
mentre per la sorgente si dovrebbe calcolare il totale del calore ceduto al ghiaccio nelle trasformazioni 1) e 2) e quindi dividere per $T_0$ in quanto la sorgente scambia calore a temperatura costante.
Dopodichè per la variazione di entropia dell'universo basta fare la somma algebrica delle variazioni di entropia del ghiaccio e della sorgente.
In realtà, siccome si è interessati alla sola variazione di entropia dell'universo, si vede abbastanza facilmente che la 2) non interviene in quanto la variazione di entropia del ghiaccio e della sorgente sono uguali in modulo e di segno opposto. Quindi rimangono solo da calcolare i relativi contributi della 1).
A questo punto dovresti essere in grado di risolvere il problema, ma nel caso che avessi ancora dei problemi, posta il tuo tentativo e vediamo assieme la soluzione
.Nota: magari come titolo sarebbe meglio qualcosa di più esplicativo, in modo da facilitare la ricerca a chi avesse problemi simili al tuo.
Continua a non tornarmi, mi vengono valori di ordini di grandezza diversi, probabilmente sto sbagliando qualcosa, lascio in allegato ciò che ho fatto, buona serata
Il calcolo della variazione di entropia per il ghiaccio è esatto:
$Delta S_R= m*c*ln(T_0/T_i) = 4.5*2090*ln(273/266) = 244.3 text( J/K)$
mentre per il calcolo della sorgente si deve usare solo il calore scambiato durante la fase di riscaldamento fino a zero gradi e non il calore latente di fusione, in quanto questo entra solo nella trasformazione che ho chiamato 2. Pertanto risulta (il segno negativo davanti significa che il calore scambiato dalla sorgente è opposto al calore ricevuto dal ghiaccio):
$Delta S_P= -(m*c*(T_0-T_i))/T_0 = -(4.5*2090*(273-266))/273 = -241.2 text( J/K)$
$Delta S_U = Delta S_R + Delta S_P = 244.3 - 241.2 = 3.1 text( J/K)$
Quindi la risposta corretta è la A.
$Delta S_R= m*c*ln(T_0/T_i) = 4.5*2090*ln(273/266) = 244.3 text( J/K)$
mentre per il calcolo della sorgente si deve usare solo il calore scambiato durante la fase di riscaldamento fino a zero gradi e non il calore latente di fusione, in quanto questo entra solo nella trasformazione che ho chiamato 2. Pertanto risulta (il segno negativo davanti significa che il calore scambiato dalla sorgente è opposto al calore ricevuto dal ghiaccio):
$Delta S_P= -(m*c*(T_0-T_i))/T_0 = -(4.5*2090*(273-266))/273 = -241.2 text( J/K)$
$Delta S_U = Delta S_R + Delta S_P = 244.3 - 241.2 = 3.1 text( J/K)$
Quindi la risposta corretta è la A.
Ok ora ho capito, grazie mille!
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