Termodinamica: Blocco + Parete
Buon pomeriggio. Ho dei dubbi sull'interpretazione di questo problema di termodinamica, del quale non ho i risultati da confrontare, per cui vorrei sapere se ho ragionato correttamente.
Testo del problema:
Un blocco di massa m=1 kg scende lungo una parete verticale di massa M=6kg.
Ad un certo istante il moto si arresta.
Assumendo che blocco e parete abbiamo entrambi calore specifico $c_s$ = 2.51 kJ/Kg K e si trovino alla temperatura T1 = 30 °C > T0 = 24°C (temperatura ambiente), determinare:
c) la temperatura di equilibrio, in °C e in Kelvin, dei due corpi e il calore scambiato con l'ambiente.
d) Dire cosa accade all'entropia del sistema, dell'ambiente e dell'universo al termine della trasformazione.
c) Premetto che non ho capito bene la domanda. Comunque io penso che visto che il i due corpi sono a temperatura maggiore dell'ambiente, si raffreddano e quindi l'equilibrio si raggiunge quando i due corpi hanno la stessa temperatura dell'ambiente. $T_{eq} = 24°C$
Quindi il calore scambiato con l'ambiente è $Q = (m+M) *c_s * (T_{eq} - T_1) = -105.42 kJ$.
E dovrebbero essere corretto che sia negativo perché i corpi si stanno raffreddando.
d) L'entropia del sistema vale: $(m+M)*c_s*ln(\frac{T_{eq}}{T_1}) = -2.1 kJ/K$;
Dell'ambiente: $Q/T_0 = -0.35 kJ/K$;
Dell'universo: $\Delta S_{uni} = \Delta S_{sist} + \Delta S_{amb} = -2.46 kJ/K$; visto che l'entropia dell'universo è negativa, la trasformazione è irreversibile.
Grazie in anticipo se qualcuno volesse aiutarmi!
Testo del problema:
Un blocco di massa m=1 kg scende lungo una parete verticale di massa M=6kg.
Ad un certo istante il moto si arresta.
Assumendo che blocco e parete abbiamo entrambi calore specifico $c_s$ = 2.51 kJ/Kg K e si trovino alla temperatura T1 = 30 °C > T0 = 24°C (temperatura ambiente), determinare:
c) la temperatura di equilibrio, in °C e in Kelvin, dei due corpi e il calore scambiato con l'ambiente.
d) Dire cosa accade all'entropia del sistema, dell'ambiente e dell'universo al termine della trasformazione.
c) Premetto che non ho capito bene la domanda. Comunque io penso che visto che il i due corpi sono a temperatura maggiore dell'ambiente, si raffreddano e quindi l'equilibrio si raggiunge quando i due corpi hanno la stessa temperatura dell'ambiente. $T_{eq} = 24°C$
Quindi il calore scambiato con l'ambiente è $Q = (m+M) *c_s * (T_{eq} - T_1) = -105.42 kJ$.
E dovrebbero essere corretto che sia negativo perché i corpi si stanno raffreddando.
d) L'entropia del sistema vale: $(m+M)*c_s*ln(\frac{T_{eq}}{T_1}) = -2.1 kJ/K$;
Dell'ambiente: $Q/T_0 = -0.35 kJ/K$;
Dell'universo: $\Delta S_{uni} = \Delta S_{sist} + \Delta S_{amb} = -2.46 kJ/K$; visto che l'entropia dell'universo è negativa, la trasformazione è irreversibile.
Grazie in anticipo se qualcuno volesse aiutarmi!
Risposte
L'esercizio è un pò oscuro, ma comunque un paio di commenti:
1) Se i 2 corpi scambiano Q con l'ambiente e si raffreddano (Q<0) vuol dire che l'ambiente riceve -Q e si riscalda (-Q>0).
2) La variazione di entropia dell'universo è sempre $Delta S_u ge 0$, dove l'uguale vale solo per trasformazioni reversibili.
1) Se i 2 corpi scambiano Q con l'ambiente e si raffreddano (Q<0) vuol dire che l'ambiente riceve -Q e si riscalda (-Q>0).
2) La variazione di entropia dell'universo è sempre $Delta S_u ge 0$, dove l'uguale vale solo per trasformazioni reversibili.