Question

Кусок льда массой 790 г, имеющий температуру 180 К, превращается в пар при температуре 373 К. Определить изменение энтропии при этом процессе. Считать теплоемкости воды и льда равными соответственно 4.19 и 1.8 кДж/(кг × К). Давление атмосферное. Удельная теплота плавления минус 0.335 МДж/кг, удельная теплота парообразования 2.26 МДж/кг.

Answer 1

Дано:  
m = 0.79 кг  
T1 = 180 K  
T2 = 373 K  
C_льда = 1.8 кДж/(кг * К)  
C_воды = 4.19 кДж/(кг * К)  
q_пл = -0.335 МДж/кг  
q_пар = 2.26 МДж/кг  

Найти:  
ΔS  

Решение:  
1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления:  
q1 = m * C_льда * (T2 - T1)  
q1 = 0.79 * 1.8 * (373 - 180)  
q1 = 538.344 кДж  

2. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда:  
q_плав = m * q_пл  
q_плав = 0.79 * (-0.335)  
q_плав = -0.265 МДж = -265 кДж  

3. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения:  
q2 = m * C_воды * (T2 - 0)  
q2 = 0.79 * 4.19 * 373  
q2 = 1248.817 кДж  

4. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для испарения воды:  
q_пар = m * q_пар  
q_пар = 0.79 * 2.26  
q_пар = 1.782 МДж = 1782 кДж  

5. Суммарное количество теплоты:  
q = q1 + q_плав + q2 + q_пар  
q = 538.344 - 265 + 1248.817 + 1782  
q = 3304.161 кДж  

6. Так как процесс изохорический, то изменение энтропии будет равно:  
ΔS = q / T2  
ΔS = 3304.161 / 373  
ΔS ≈ 8.855 Дж/К  

Ответ:  
ΔS ≈ 8.855 Дж/К