Termodinamica, adiabatica irreversibile, recipiente isolante

[smaug1]

Un recipiente complessivamente isolante è diviso in due parti (A e B) da un setto fisso e termicamente conduttore. La parte di sinistra (A) è chiusa da un pistone mobile e isolante. Nello stato di equilibrio iniziale in A sono contenute n moli di un gas perfetto biatomico, mentre in B c’è una miscela di ghiaccio e acqua. Ad un certo istante il volume del gas in A viene bruscamente dimezzato compiendo attraverso il pistone un lavoro esterno L, dopodiché il pistone viene bloccato ed il sistema si porta allo stato di equilibrio finale. Sapendo che alla conclusione del processo non tutto il ghiaccio presente in B si è sciolto, determinare
1) la massa m di ghiaccio che si è sciolta in B (calore latente di fusione λ) all’equilibrio finale
2) la variazione di entropia del sistema.
Effettuare i calcoli per n= 1.5, L= 5000 J, λ= 80 Cal/Kg.

Siccome il volume di A viene dimezzato bruscamente la trasformazione sicuramente è irreversibile e adiabatica poichè il cilindro ed il pistone sono isolanti, giusto? Poi quando il pistone viene bloccato vuol dire che il volume dimezzato rimane costante e la trasformazione è isocora? Ma non capisco perchè l'isocora dovrebbe riportarlo alla termperatura iniziale! Come mai? Sia in A che in B la temperatura iniziale è 0 C°?

[Faussone]

Dopo la compressione adiabatica (adiabatica perché avviene bruscamente, in realtà il setto tra A e B sarebbe conduttore) il gas si raffredda perché cede calore a B attraverso il setto. La temperatura di B rimane sempre a 0°C visto che c'è una miscela di ghiaccio e acqua (si presume a pressione atmosferica), alla fine , rimanendo del ghiaccio in B, le due parti saranno ambedue a 0°C, e l'effetto della compressione è stato solo quello di far sciogliere del ghiaccio...

[smaug1]

"Faussone":Dopo la compressione adiabatica (adiabatica perché avviene bruscamente, in realtà il setto tra A e B sarebbe conduttore) il gas si raffredda perché cede calore a B attraverso il setto. La temperatura di B rimane sempre a 0°C visto che c'è una miscela di ghiaccio e acqua (si presume a pressione atmosferica), alla fine , rimanendo del ghiaccio in B, le due parti saranno ambedue a 0°C, e l'effetto della compressione è stato solo quello di far sciogliere del ghiaccio...

Quindi è importante osservare che la temperatura nello stato iniziale e finale è la stessa? Quindi la variazione di energia interna per il gas è nulla. $Q_A = - L$ essendo il lavoro fatto dall'ambiente? Essendo il sistema isolato e essendo i due volumi a contatto vale $Q_A + Q_B = 0 -> Q_B = L -> m = L / \lambda$

Mentre la variazione di entropia dell'universo deve aumentare ed è la somma della variazione di entropia di A e di B....ma in A devo considerare che il gas compie una trasformazione isoterma proprio perchè il ghiaccio non si è sciolto del tutto? In B invece basta considerare il calore servito per sciogliere parte del ghiaccio?

Grazie!

[Faussone]

"smaug":
Mentre la variazione di entropia dell'universo deve aumentare ed è la somma della variazione di entropia di A e di B....ma in A devo considerare che il gas compie una trasformazione isoterma proprio perchè il ghiaccio non si è sciolto del tutto? In B invece basta considerare il calore servito per sciogliere parte del ghiaccio?

La variazione di entropia si calcola mediante una qualunque trasformazione reversibile che porta il sistema dallo stato iniziale al finale, quindi sì quelle trasformazioni (reversibili) vannno bene.