[Risolto] Ghiaccio, acqua ed entropia

Q fusione = 3,34 * 10^5 * (massa ghiaccio fuso);

Q fusione= 3,34 * 10^5 * (2 kg) = 6,64 * 10^5 J; calore necessario per fondere tutto il ghiaccio (2 kg).

Q assorbito dal ghiaccio se si sciogliesse tutto :

Q1 = 6,64* 10^5 J

Q ceduto acqua:

Q2 = 4186 * 3 * (Te - 25°) = 12558 Te - 3,14 * 10^5 ;

L'acqua può cedere fino a 0°C, Q2 =  3,1395 * 10^5 J per arrivare a 0°, con questo calore ceduto fonde una parte di ghiaccio  che diventa acqua a 0° C, il resto rimane ghiaccio. Si forma una miscela di acqua e ghiaccio finale a Te = 0°C = 273 K.

Q2 ceduto = 3,1395 * 10^5 J; ceduto dall'acqua che si porta a 0°C.

Il ghiaccio assorbe Q2 dall'acqua

massa ghiaccio fuso: m1  = Q2 / (3,34* 10^5);

m1 = 3,1395 * 10^5 / 3,34* 10^5 = 0,940 kg di ghiaccio che diventa acqua a  Te = 273 K;

m2 = 2 kg - 0,940 kg = 1,060 kg (massa che rimane ghiaccio in presenza di acqua);

massa acqua a 0°C = M: 

M = 3 kg + 1,060 kg = 4,060 kg; a temperatura Te = 273 K; 

Variazione di entropia: il ghiaccio aumenta la sua entropia, l'acqua diminuisce la sua.

Delta S ghiaccio a temperatura costante T = 273 K;  Delta S1;

DeltaS1 = Q ass / 273 = + 3,1395 * 10^5 / 273 = + 1150 J/K;

Q2 = c * m * dT = 4186 * 3 * dT;

Q2 = calore ceduto dall'acqua mentre varia la temperatura T da 298 K a 273 K;

DeltaS2 = integrale da 298 K a 273 K di [(c * m * dT / T)]

Delta S2 = integrale da 298 K a 273 K di [12558 * dT/T] =

= 12558 * ln[273/298] =  12558 * (- 0,0877) = - 1100 J/K;

DeltaS2 = - 1100 J/K, (variazione dell'entropia dell'acqua).

Delta S= 1150  - 1100 = + 50,0 J/K (circa).

Risposta B.

Ciao @carlocolombo

Ho finito...

Te = c*(0,90*60+1,80*10) / c*(0,90+1,80)

c si semplifica

Te = (0,90*60+1,80*10) / (0,90+1,80) = 26,67 °C

Ec = 4186*0,90*60 = 226,0 kJ

Ef = 4186*1,80*10 = 75,3 kJ

lascio a te il calcolo dell'entropia