.найти изменение энтропии при нагревании 2 кг. воды от 0 до 100˚с и последующем превращении ее в пар при той же температуре.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения задачи разделим процесс на два этапа: нагревание воды и фазовый переход (парообразование). Общее изменение энтропии будет равно сумме изменений на каждом этапе: ΔStotal=ΔS1+ΔS2cap delta cap S sub t o t a l end-sub equals cap delta cap S sub 1 plus cap delta cap S sub 2. Исходные данные:

  • Масса воды ( mm): 22 кг Начальная температура ( T1cap T sub 1): 0C=2730 raised to the composed with power C equals 273 К Конечная температура ( T2cap T sub 2): 100C=373100 raised to the composed with power C equals 373 К Удельная теплоемкость воды ( cc): 4187is approximately equal to 4187 Дж/(кг·К) Удельная теплота парообразования ( Lcap L): 2.26106is approximately equal to 2.26 center dot 10 to the sixth power Дж/кг

1. Изменение энтропии при нагревании воды При нагревании вещества изменение энтропии рассчитывается через интеграл элементарной теплоты dQ=mcdTd cap Q equals m c space d cap T: ΔS1=T1T2mcdTT=mcln(T2T1)cap delta cap S sub 1 equals integral from cap T sub 1 to cap T sub 2 of the fraction with numerator m c space d cap T and denominator cap T end-fraction equals m c l n open paren the fraction with numerator cap T sub 2 and denominator cap T sub 1 end-fraction close paren Подставим значения: ΔS1=24187ln(373273)8374ln(1.366)83740.3122612.7 Дж/Кcap delta cap S sub 1 equals 2 center dot 4187 center dot l n open paren 373 over 273 end-fraction close paren is approximately equal to 8374 center dot l n 1.366 is approximately equal to 8374 center dot 0.312 is approximately equal to 2612.7 Дж/К 2. Изменение энтропии при парообразовании Процесс превращения воды в пар происходит при постоянной температуре ( T=373cap T equals 373 К). Изменение энтропии в изотермическом процессе: ΔS2=QvapT2=mLT2cap delta cap S sub 2 equals the fraction with numerator cap Q sub v a p end-sub and denominator cap T sub 2 end-fraction equals the fraction with numerator m cap L and denominator cap T sub 2 end-fraction Подставим значения: ΔS2=22.26106373452000037312118.0 Дж/Кcap delta cap S sub 2 equals the fraction with numerator 2 center dot 2.26 center dot 10 to the sixth power and denominator 373 end-fraction is approximately equal to 4520000 over 373 end-fraction is approximately equal to 12118.0 Дж/К 3. Общее изменение энтропии Суммируем полученные результаты: ΔStotal=ΔS1+ΔS2=2612.7+12118.0=14730.7 Дж/Кcap delta cap S sub t o t a l end-sub equals cap delta cap S sub 1 plus cap delta cap S sub 2 equals 2612.7 plus 12118.0 equals 14730.7 Дж/КОтвет: Общее изменение энтропии составляет приблизительно 14730.7 Дж/К (или 14.73 кДж/К). Хотите, я рассчитаю изменение энтропии для другого агрегатного состояния или при иных температурных интервалах?

Форма ответа

Ваш аватар