Una certa quantità incognita di acqua a temperatura viene aggiunta ad un bicchiere
pieno di grammi di ghiaccio a .
Nel processo si sciolgono grammi di ghiaccio. Determinare la quantità
di acqua aggiunta.
A questo punto il sistema viene lasciato a se stesso e tutto il ghiaccio si scioglie in ;
quanto vale la potenza termica che entra nel sistema?
(Dati: , , , , calore di fusione
del ghiaccio , calore specifico del ghiaccio , )
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Un blocco di alluminio di massa , temperatura , calore specifico è posto in contatto con un blocco di rame , temperatura , calore specifico . Determinare la temperatura di equilibrio.
(dati del problema , , , , , )
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Un blocco di ghiaccio (calore specifico , calore latente di fusione ) di massa
si trova all'interno di un contenitore isolante a temperatura . Molto rapidamente vengono inseriti nel contenitore un corpo solido a temperatura , massa , calore specifico e dell'acqua di massa , calore specifico dell'acqua e temperatura
. La temperatura di equilibrio vale . Determinare:
a) il calore sottratto all'acqua a temperatura nel processo di raffreddamento del liquido, solidificazione e raffreddamento del ghiaccio;
b) il valore della massa ; c) la variazione di entropia del sistema in tale processo irreversibile.
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Detto il calore specifico dell'acqua e
.
Dovendo essere:
segue che:
La quantità di calore necessaria a sciogliere tutto il ghiaccio vale:
Quindi corrisponde ad una potenza termica di:
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Quindi:
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a)
Detto , il calore da sottrarre alla massa per portarla a è dato dal raffreddamento del liquido fino a , solidificazione (calore latente di solidificazione) e raffreddamento del ghiaccio fino a :
b)
Il calore da sottrarre a per portarla da a vale:
Quindi dovendo essere:
c)
Tutte le temperature vanno espresse in gradi :
La diminuzione di entropia dell'acqua di massa per andare da a :
La diminuzione di entropia del solido:
L'aumento di entropia del ghiaccio:
Quindi in totale l'entropia aumenta di: